2012步步高大二轮专题二力与物体的直线运动第2课时.ppt

* 垂直于 力学 恒 速度大小 恒定 相同 速度 受力分析 速度方向 一个周期 受力 隐含条 件 图1 图2 图3 答案　见解析 图4 答案　D * 第2课时　动力学观点在电学中的应用 知识方法聚焦 知识回扣 1．带电粒子在磁场中的运动问题：洛伦兹力的方向始终粒子的速度方向． 2．带电粒子在复合场中的运动情况一般较为复杂，但是它仍然是一个问题，同样遵循力和运动的基本规律． 3．若带电粒子在静电力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动，如果是匀强电场和匀强磁场，那么重力和静电力都是力，洛伦兹力与速度方向垂直，而其大小与大小密切相关．因此，只有带电粒子的不变，才可能做直线运动，即做匀速直线运动． 4．典型的匀变速直线运动 (1)只受重力作用的自由落体运动和竖直上抛运动． (2)带电粒子在匀强电场中由静止开始被加速或带电粒子沿着平行于电场方向射入电场中的运动． (3)物体、质点或带电粒子所受的各种外力的合力，且合力方向与初速度方向的运动． 规律方法 1．带电粒子在电场中做直线运动的问题：在电场中处理力学问题，其分析方法与力学相同．首先进行，然后看物体所受的合力与是否一致，其运动类型有电场加速运动和在交变的电场内往复运动． 2．处理带电粒子在交变电场作用下的直线运动问题时，首先要分析清楚带电粒子在内的受力和运动特征． 3．在具体解决带电粒子在复合场内运动问题时，要认真做好以下三点： (1)正确分析情况； (2)充分理解和掌握不同场对电荷作用的特点和差异； (3)认真分析运动的详细过程，充分挖掘题目中的，建立清晰的物理情景，最终把物理模型转化为数学表达式． 热点题型例析 题型1　电场内动力学问题的分析 例1 (16分)如图1所示，A、B是两块竖直放置的平行金属板，相距为2L，分别带有等量的正、负电荷，在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场．A板的中央有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响忽略不计)，小孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平粗糙绝缘轨道，一个质量为m、电荷量为q(q0)的小球(可视为质点)，在外力作用下静止在轨道的中点P处．小孔中固定一块绝缘材料制成的弹性板Q.撤去外力释放带电小球，它将在电场力作用下由静止开始向左运动，小球与弹性板Q发生碰撞，由于板Q的绝缘性能 有所欠缺，使得小球每次离开Q瞬间，小球的电荷量都损失一部分，而变成刚与Q接触时小球电荷量的，并以与碰前大小相等的速率反方向弹回．已知带电小球第一次与Q碰后恰好能回到P点．求： (1)小球与粗糙轨道间的滑动摩擦力的大小； (2)小球经过多长时间停止运动． 解析　(1)带电小球在电场力和摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得： qE－Ff＝ma1①(1分) 小球与Q相碰前的速度为：v＝2a1L②(1分) 小球与Q碰后以v1大小的速度反弹，因电荷量的改变，电场力的大小发生了变化，摩擦力的方向也发生了变化，小球做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得加速度的大小： ＋Ff＝ma2③(1分) 碰后恰好能回到P点0－v＝－2a2L④(1分) 解①②③④得：v1＝ Ff＝⑤(1分) (2)当小球速度减为零时，恰好回到P点，则此时电场力大于摩擦力，小球再次向A板做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得： －Ff＝ma3⑥(1分) 小球再次与Q相碰前的速度为：v＝2a3L⑦(1分) 解⑤⑥⑦得：v2＝⑧(1分) 小球再次与Q碰后以v2大小的速度反弹，因电荷量的改变，电场力的大小发生了变化，摩擦力的方向也发生了变化，小球做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得加速度的大小： ＋Ff＝ma4 ⑨(1分) 小球速度减小为零时，位移x大小为：0－v＝－2a4x⑩(1分) 解⑤⑨⑩得：x＝(1分) 小球回到P′点(与A板相距)，此时小球所受的电场力与摩 擦力平衡，所以小球静止在P′点．(1分)小球第一次从P点出发回到P点的时间为： t1＝＝＝4L (1分) 小球再次从P点出发运动与Q相碰的时间为：t2＝＝＝2L (1分) 小球与Q相碰后回到P′点的时间为：t3＝＝L (1分) 小球从开始到结束所经历的时间为： t＝t1＋t2＋t3＝L(4 ＋3 )(1分) 说明：用其它方法求小球运动时间，相应结果正确同样给分． 答案　(1)　(2)L(4 ＋3 ) 针对训练1(20分)静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图2所示的折线，图中φ0和d为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x＝0为中心、沿x轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m、电荷量为－q，其动能与电势能之和为－A(0Aqφ0)．忽略重力．求： (1)粒子所受电场力的大小； (2)粒子的运动区间； (3)粒子的运动周期． 解析　(1)由题图可知，0与d(或－d)两点间的电势差为φ0， 电场强度的大小为E