導(dǎo)體的電阻教案高中

第4節(jié)電場中的導(dǎo)體。

第4節(jié)電場中的導(dǎo)體

知識目標
1、認識靜電感應(yīng)，知道感應(yīng)起電的原理和感應(yīng)電荷正、負的判定。
2、知道靜電平衡狀態(tài)；理解靜電平衡的特點，導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上；
3、知道靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。
重點難點
1．靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性，即其電荷分布、電場分布等，這是本節(jié)的重點。
2．運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因，這是本節(jié)的難點，同時也是本章的難點。
導(dǎo)學過程
1、導(dǎo)體的重要特征是什么，為什么它可以導(dǎo)電？

2、當我們把導(dǎo)體放入電場中，導(dǎo)體上的自由電荷處于電場中將受電場力作用，這時的導(dǎo)體與無電場時的導(dǎo)體相比有什么不同特征？引導(dǎo)學生分析．

3、靜電感應(yīng)現(xiàn)象：在電場中的導(dǎo)體沿著電場強度方向兩端出現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象．當外電場撤掉，導(dǎo)體兩端電荷又中和，可見靜電感應(yīng)現(xiàn)象中導(dǎo)體上凈電荷仍然為零．
導(dǎo)體中（包括表面）狀態(tài)，叫做靜電平衡狀態(tài)．
特征：導(dǎo)體內(nèi)部場強為．在這個特征基礎(chǔ)上進行推論，可得靜電場中導(dǎo)體的特點．
4、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零．而且處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上．這是為什么呢？

請學生思考，自己看書，并思考為甚么躲在籠子里的人沒有被強大的電流擊傷？

總結(jié)

鞏固練習
1．用一根跟毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶電驗電器的金屬小球a（圖1），然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開橡膠棒，這時驗電器小球A和金箔b的帶電情況是[]

A．a(chǎn)帶正電，b帶負電
B．a(chǎn)帶負電，b帶正電
C．a(chǎn)、b均帶正電
D．a(chǎn)、b均帶負電
E．a(chǎn)、b均不帶電
2．在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導(dǎo)體B，下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是[]
A．用取電棒（帶絕緣柄的導(dǎo)體棒）先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸
B．用取電棒先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸
C．用絕緣導(dǎo)線把驗電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸
D．使驗電器A靠近B
3．在一個導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個電量為＋Q的點電荷，用Ep表示球殼外任一點的場強，則[]
A．當＋Q在球殼中央時，Ep＝0
B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零
C．只有當＋Q在球心且球殼接地時，Ep＝0
D．只要球殼接地，不論＋Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零
4．一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正點荷，其電場分布是圖2中的哪一個[]
5．一帶正電的絕緣金屬球殼A，頂部開孔，有兩只帶正電的金屬球B、C用金屬導(dǎo)線連接，讓B球置于球殼A的空腔中與內(nèi)表面接觸后又提起到圖3位置，C球放A球殼外離A球較遠，待靜電平衡后，正確的說法是[]

A．B、C球都帶電
B．B球不帶電，C球帶電
C．讓C球接地后，B球帶負電
D．C球接地后，A球殼空腔中場強為零
6．如圖4所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場中，導(dǎo)體處于靜電平衡時，下敘說法正確的是[]

A．A、B兩點場強相等，且都為零
B．A、B兩點的場強不相等
D．當電鍵K閉合時，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動．
二、填空題
7．如圖5所示，導(dǎo)體棒AB靠近帶正電的導(dǎo)體Q放置．用手接觸B端，移去手指再移去Q，AB帶何種電荷______．若手的接觸點改在A端，情況又如何______．

8．有一絕緣空心金屬球A，帶有4×10-6C的正電荷，一個有絕緣柄的金屬小球B，帶有2×10-6C的負電荷．若把B球跟A球的內(nèi)壁相接觸，如圖6所示，則B球上電量為______C，A球上電量為_______C，分布在_______．

9．圖7中A、B是兩個不帶電的相同的絕緣金屬球，它們靠近帶正電荷的金球C．在下列情況中，判斷A、B兩球的帶電情況：
（1）A、B接觸后分開，再移去C，則A________，B______；
（2）A、B接觸，用手指瞬間接觸B后再移去C，則A________，B_______；
（3）A、B接觸，用手指接觸A，先移去C后再移去手指，則A_______，B_______．
10．如圖8，在真空中有兩個點電荷A和B，電量分別為－Q和＋2Q，它們相距L，如果在兩點電荷連線的中點O有一個半徑為r（2r＜L）的空心金屬球，且球心位于O點，則球殼上的感應(yīng)電荷在O點處的場強大小_____方向____．

11．長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，將一帶電量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖9所示，當達到靜電平衡后棒上感應(yīng)的電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的場強的大小等于__________．

答案
一、選擇題
1．C
2．BCD
3．D
4．B
5．BC
6．AD
二、填空題
7．負、負
8．0，2×10－6，A的外表面
9．（1）正、負（2）負、負（3）不帶電、不帶電
10．12kQ/L2，沿AB連線指向B

延伸閱讀

2.1導(dǎo)體中的電場和電流

經(jīng)驗告訴我們，成功是留給有準備的人。高中教師要準備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助高中教師在教學期間更好的掌握節(jié)奏。那么如何寫好我們的高中教案呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供2.1導(dǎo)體中的電場和電流，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

高中物理課堂教學教案

2.1導(dǎo)體中的電場和電流

年月日

課題

§2.1導(dǎo)體中的電場和電流

課型

新授課（課時）

教學目標

（一）知識與技能

1、了解電源的形成過程。2、掌握恒定電場和恒定電流的形成過程。（二）過程與方法

在理解恒定電流的基礎(chǔ)上，會靈活運用公式計算電流的大小。（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過本節(jié)對電源、電流的學習，培養(yǎng)將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題。

教學重點、難點

理解電源的形成過程及電流的產(chǎn)生。會靈活運用公式計算電流的大小。

教學方法

探究、講授、討論、練習

教學手段

投影片，多媒體輔助教學設(shè)備

教學活動（一）引入新課

教師：人類通過對靜電場的研究不僅獲得了許多關(guān)于電現(xiàn)象的知識，而且形成了若干重要的電學概念和研究方法，成為電學理論的重要基礎(chǔ)。但是，無論在自然界還是生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，更廣泛存在著的是電荷流動所引起的效應(yīng)。那么，電荷為什么會流動？電荷流動服從什么規(guī)律，產(chǎn)生哪些效應(yīng)？這些效應(yīng)對人類的生產(chǎn)、生活方式和社會進步又起著怎樣的作用呢？過渡：這節(jié)課就來學習有關(guān)電流的知識。（板書課題：導(dǎo)體中的電場和電流）（二）進行新課教師活動：為什么雷鳴電閃時，強大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光？通過現(xiàn)象對比，激發(fā)學生的求知欲。調(diào)動學生的學習積極性。過渡：要回答這個問題，就要從電源的知識學起。1．電源

教師：（投影）教材圖2.1－1，（如圖所示）

分別帶正、負電荷的A、B兩個導(dǎo)體球，它們的周圍存在電場。如果用一條導(dǎo)線R將它們連接起來，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢差會發(fā)生什么變化？最后，A、B兩個導(dǎo)體球會達到什么狀態(tài)？R中出現(xiàn)了怎樣的電流？學生活動：在教師的引導(dǎo)下，分析A、B周圍的電場、A、B之間的電勢差的變化情況。認識到，最終A、B兩個導(dǎo)體球會達到靜電平衡狀態(tài)。理解導(dǎo)線R中的電流只能是瞬時的。教師：（投影）教材圖2.1－2，（如圖所示）

提出問題：如果在AB之間接上一個裝置P，它能把經(jīng)過R流到A的電子取走，補充給B，使AB始終保持一定數(shù)量的正、負電荷，情況會怎樣呢？引導(dǎo)學生討論、解釋可能會產(chǎn)生的現(xiàn)象。培養(yǎng)、鍛煉學生的思維能力。通過學生回答，發(fā)表見解，培養(yǎng)學生語言表達能力。師生互動，建立起電源的概念。思考：電源P在把電子從A搬運到B的過程中，電子的電勢能如何變化？電源發(fā)揮了怎樣的作用？過渡：在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場強度有何特點呢？2、導(dǎo)線中的電場

教師：（投影）教材圖2.1－3，（如圖所示）

介紹圖中各部分的意義，取出圖中方框中的一小段導(dǎo)線及電場線放大后進行研究，如圖2.1－4所示。教師引導(dǎo)學生討論導(dǎo)線中的電場將如何變化，最終又會達到怎樣的狀態(tài)。要把思維的過程展現(xiàn)給學生。說明：教師要引導(dǎo)學生運用微元法和矢量疊加的方法，探究導(dǎo)線中電場的變化情況，分析出最終導(dǎo)線兩側(cè)積累的電荷將達到平衡狀態(tài)，垂直于導(dǎo)線方向上電場的分量將減為零，導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行。這里一定要強調(diào)，這是電源電場和導(dǎo)線兩側(cè)的電荷得電場共同疊加的結(jié)果。通過師生分析，建立起恒定電場的概念。引導(dǎo)學生理解電荷的“穩(wěn)定分布”是一個動態(tài)平衡的過程，不是靜止不變的。思考：在靜電場中所學的電勢、電勢差及其與電場強度的關(guān)系等，在恒定電場中還是否適用呢？過渡：在恒定電場中自由電荷會受到電場力的作用，而發(fā)生定向運動，從而形成電流，恒定電場中的電流有何特點，又如何描述呢？3、恒定電流

教師：恒定電場中的電流是恒定不變的，稱為恒定電流（為什么？）。電流的強弱就用電流這個物理量來描述。電流的定義：物理上把通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的時間t的比值稱為電流。用I表示電流。電流的定義式是什么？學生：I=教師：回憶一下初中學過的知識，電流的單位有哪些？它們之間的關(guān)系是什么？學生：在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（μA）。它們之間的關(guān)系是：1mA=10-3A；1μA=10-6A教師：1A的物理意義是什么？學生：如果在1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是1C，導(dǎo)體中的電流就是1A。即1A=1C/s［投影］教材42頁例題，教師引導(dǎo)學生分析題意，構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力。

師生互動：討論，如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？點評：通過對結(jié)論的討論，深化對物理概念和規(guī)律的理解。（三）課堂總結(jié)、點評

教師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究

☆關(guān)于電流的方向

【例1】關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是_______A．金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B．在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定C．不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D．電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同解析：正確選項為C電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的。物理上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動的方向一定與電流的方向相反?！铌P(guān)于電流的計算

【例2】某電解質(zhì)溶液，如果在1s內(nèi)共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負離子通過某橫截面，那么通過電解質(zhì)溶液的電流強度是多大？解析：設(shè)在t=1s內(nèi)，通過某橫截面的二價正離子數(shù)為n1，一價離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q=（2n1+n2）e

電流強度為I===×1.6×10-19A=3.2A【例3】氫原子的核外只有一個電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？解析：取電子運動軌道上任一截面，在電子運動一周的時間T內(nèi)，通過這個截面的電量q=e，由圓周運動的知識有：

T=根據(jù)電流的定義式得：

I=

學生活動

作業(yè)

書面完成P43“問題與練習”第1、2題；思考并回答第3題。

板書設(shè)計

教學后記

第1節(jié)電場力做功與電勢能

第1節(jié)電場力做功與電勢能

基礎(chǔ)知識
1.電場力做功的特點
在電場中移動電荷時，電場力做的功與路徑，只與有關(guān)。
在勻強電場中，電場力做的功為W＝，其中d為的位移。
2.電勢能
（1）概念：電荷在電場中某點的電勢能等于把電荷從這點移到選定的參考點電場力所做的功。
（2）電勢能是的，電勢能的大小與所選的零電勢能點有關(guān)。
（3）電場力做功與電荷電勢能變化的關(guān)系：電場力做正功時，電荷的電勢能；電場力做負功時，電荷的電勢能。電場力對電荷做的功量度了電荷電勢能的減少量，所以電場力的功是電荷電勢能改變的量度。
方法點撥
1.請你談?wù)勲妱菽艿拇笮?、正負的判定方?br>

2.對電勢能的進一步了解
（1）電勢能由電場和電荷共同決定，屬于電場和電荷系統(tǒng)所共有的，我們常習慣說成電場中的電荷所具有的。
（2）電勢能是一個相對量，其數(shù)值與零電勢能的選擇有關(guān)，因此確定電荷的電勢能首先確定參考點，也就是零電勢能位置。
（3）電勢能是標量，有正負，但無方向。電勢能的正負僅表示大小，正值表示高于零電勢能，負值表示低于零電勢能。
疑難辨析
1.電場力做功與電勢能變化的關(guān)系
（1）電場力做功與電勢能的變化相聯(lián)系。
電場力做功一定伴隨著電勢能的變化；電勢能的變化只有通過電場力做功才能實現(xiàn)。
（2）電場力做功的值等于電勢能的變化量的值。
電場力做正功W，電勢能一定減少W；電場力做負功W，電勢能一定增加W。
2.易錯易混點
（1）在電場中的同一點，正、負電荷所具有的電勢能正、負號正好相反。
（2）電荷在移動過程中電場力做功為零，那么電荷的電勢能一定沒有變化。
典型例題
例1.如圖所示，在場強為E的勻強電場中有相距為l的A、B兩點，連線AB與電場線的夾角為θ，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點。若沿直線AB移動該電荷，電場力做的功W1＝__________；若沿路徑ACB移動該電荷，電場力做的功W2＝__________；若沿曲線ADB移動該電荷，電場力做的功W3＝__________。由此可知，電荷在電場中移動時，電場力做功的特點是__________。
解析：由功的定義式W=Fxcosθ可得，電場力所做的功等于電場力與電荷在電場力方向的分位移xcosθ的乘積。由圖可以看出無論電荷沿哪個路徑移動，電場力的方向總是水平向左的，電場力方向的分位移都是，所以電場力做的功都是，即電場力做功的特點是與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。
答案：；；；與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。
例2.在場強為4×105V/m的勻強電場中，一質(zhì)子從A點移動到B點，如圖所示。已知AB間的距離為20cm，AB連線與電場線方向成30°夾角，求電場力做的功以及質(zhì)子電勢能的變化。
解析：質(zhì)子從A到B電場力做正功，所做的功與質(zhì)子所經(jīng)過的路徑無關(guān)，可由功的公式W=Fxcosθ求解。
電場力對質(zhì)子做的功為：
質(zhì)子的電勢能減少了
答案：；減少了
例3.在場強大小為E的勻強電場中，一質(zhì)量為m，帶電荷量為+q的物體以某一初速度沿電場反方向做勻減速直線運動，其加速度大小為0.8qE/m，物體運動s距離時速度變?yōu)榱?，則（）
A.物體克服電場力做功qEs
B.物體的電勢能減少了0.8qEs
C.物體的電勢能增加了qEs
D.物體的動能減少了0.8qEs
解析：由加速度大小可知，帶電體除受電場力作用外，還受其他力的作用，由功能關(guān)系可知，物體克服電場做功為。由功能關(guān)系可知，動能的減少量為。
答案：ACD
例4.圖中實線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可做出正確判斷的是（）
A.帶電粒子所帶電荷的符號
B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向
C.帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大
D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大
解析：由運動軌跡可以判斷出，帶電粒子在運動過程中受到靜電引力作用，在a、b兩點的受力方向分別沿過該點的電場線指向產(chǎn)生電場的源電荷，故B正確。帶電粒子在由a運動到b的過程中，由于只受電場力的作用，且電場力對粒子做負功，則帶電粒子在b處速度較小，故C正確。由于電場力在粒子由a運動到b的過程中對粒子做負功，則粒子在b處電勢能較大，故D正確。在不知電場線方向的前提下，無法判斷帶電粒子所帶電荷的符號，故A不正確。
答案：BCD
反饋測試
自主遷移1：某電場中有a、b兩點，如果將一個正電荷從a沿直線移到b，電場力做了W的正功，那么以下說法正確的是（）
A.將該電荷從a沿某曲線移動到b，電場力做的功必大于W
B.將該電荷從b移到a，電場力將做等大的負功
C.電場線的方向一定是由a到b的直線
D.電場線的方向一定是由b到a的直線
自主遷移2：兩帶電小球，電荷量分別為+q和-q，固定在一長度為l的絕緣桿兩端，置于電場強度為E的勻強電場中，桿與場強方向平行，其位置如圖所示，若此桿繞過O點垂直于桿的軸轉(zhuǎn)過180°，則在此過程中電場力做功為（）

A.0B.qElC.2qElD.
自主遷移3：a、b為電場中的兩個點，如果把的負電荷從a點移到b點，電場力對該電荷做了的正功，則該電荷的電勢能（）
A.增加了B.增加了
C.減少了D.減少了
自主遷移4：一負電荷僅受電場力的作用，從電場中的A點運動到B點，在此過程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運動，則A、B兩點電場強度EA、EB及該電荷在A、B兩點的電勢能、之間的關(guān)系為（）
A.B.C.D.
自主遷移5：一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中的虛線所示，電場方向豎直向下。若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為（）

A.動能減小B.電勢能增加
C.動能和電勢能之和減小D.重力勢能和電勢能之和增加
答案：1.B2.C3.C4.AD5.C

高二物理教案：《電場中的導(dǎo)體》教學設(shè)計

俗話說，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。作為教師準備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學生更好的吸收課堂上所講的知識點，幫助教師更好的完成實現(xiàn)教學目標。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢？小編收集并整理了“高二物理教案：《電場中的導(dǎo)體》教學設(shè)計”，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

高二物理教案：《電場中的導(dǎo)體》教學設(shè)計

教學目標

知識目標

1、認識靜電感應(yīng)，知道感應(yīng)起電的原理和感應(yīng)電荷正、負的判定。

2、知道靜電平衡狀態(tài)；理解靜電平衡的特點，導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上；

3、知道靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。

能力目標

通過觀察演示實驗及對實驗現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學生運用所學知識進行分析推理，培養(yǎng)學生分析推理能力。

情感目標

通過對實驗的觀察和推理，培養(yǎng)學生科學的研究方法，以及嚴謹認真的學習態(tài)度

教學建議

重點難點分析

一、基本知識點

1、靜電感應(yīng)現(xiàn)象。

1、靜電平衡現(xiàn)象：導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷的定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡。

2、靜電平衡狀態(tài)的特點：

（1）處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強處處為零；

（2）處于靜電平衡的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。

3、靜電屏蔽現(xiàn)象：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，這樣，導(dǎo)體殼就可以保護它所包圍的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。

二、重點難點

1．靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性，即其電荷分布、電場分布等，這是本節(jié)的重點。

2．運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因，這是本節(jié)的難點，同時也是本章的難點。

教學建議

1、在教學中要明確：我們研究靜電平衡狀態(tài)、導(dǎo)體靜電平衡時的特點，是通過理論分析得到的．這就要求在講解時，首先以電場的基本性質(zhì)為基礎(chǔ)，調(diào)動學生的積極性，師生共同活動，使得學生清楚的知道推理過程，以及結(jié)論和結(jié)論的由來，達到發(fā)展學生思維想象能力的目的．

2、在教材中，講解了一些驗證性實驗，使分析和推理得出的結(jié)論能夠通過實驗得到驗證，鞏固學生對理論的理解．教師在實驗前可以讓學生思考實驗的理論基礎(chǔ)，另外可以借助媒體再現(xiàn)使學生對實驗過程、現(xiàn)象更好的掌握．

3、關(guān)于演示實驗的建議：

實驗前做好實驗的準備，如：應(yīng)用法拉第圓筒演示靜電平衡導(dǎo)體，其內(nèi)部應(yīng)確定無凈余電荷．

在為學生講解時注意強調(diào)實驗的目的，不要讓學生死記硬背實驗的結(jié)論，可以通過習題加深對結(jié)論的理解．

教學設(shè)計示例

一、教學用具

金屬網(wǎng)罩（一個），驗電器（兩個），法拉第圓筒，驗電球，起電機．枕形導(dǎo)體（可以分開）、帶有絕緣支架的金屬球一個，放映機，投影儀，幻燈片．

二、教學過程

主要教學過程

（一）復(fù)習提問，引入新課

1、問題1：導(dǎo)體的重要特征是什么，為什么它可以導(dǎo)電？

（對于這個問題，教師可以讓學生進行思考）

教師講解：我們知道電場的重要性質(zhì)就是對放入其中的電荷有力的作用，這節(jié)課我們要學習的就是電場對放入其中的導(dǎo)體的作用．（展示如下圖片）

教師繼續(xù)展示圖片，同時講解導(dǎo)體之所以能夠?qū)щ娛且驗閷?dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷（關(guān)于該點可以讓學生簡單回答）

2、問題2：當我們把導(dǎo)體放入電場中，導(dǎo)體上的自由電荷處于電場中將受電場力作用，這時的導(dǎo)體與無電場時的導(dǎo)體相比有什么不同特征？引導(dǎo)學生分析．

教師總結(jié)：若是金屬導(dǎo)體，自由電子在電場力作用下將發(fā)生定向移動使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布，從而引起導(dǎo)體的某些新的性質(zhì)．

二、新課內(nèi)容：

1、演示實驗視頻（內(nèi)容參考視頻資料），最好教師演示實驗．需要注意的問題可以參考教學建議．

教師總結(jié)：

靜電感應(yīng)現(xiàn)象：在電場中的導(dǎo)體沿著電場強度方向兩端出現(xiàn)等量異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象．當外電場撤掉，導(dǎo)體兩端電荷又中和，可見靜電感應(yīng)現(xiàn)象中導(dǎo)體上凈電荷仍然為零．

教師出示圖片并講解：將不帶電的導(dǎo)體置于電場中時，導(dǎo)體那自由電荷受力，發(fā)生定向移動，從而重新分布．重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個與原電場反向的電場，阻礙電荷定向移動，該電場與外電場疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場減弱，只要內(nèi)部場強不為零，導(dǎo)體兩面的正負電荷便繼續(xù)增加，導(dǎo)體的內(nèi)部電場就會繼續(xù)削弱，直至導(dǎo)體內(nèi)部的合場強都等于零的時候為止，這時導(dǎo)體內(nèi)自由電子不再發(fā)生定向移動．

導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷的定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡狀態(tài)．

教師總結(jié)：

①靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體上處處無電荷定向移動的狀態(tài)．

②特征：導(dǎo)體內(nèi)部處處場強為零．在這個特征基礎(chǔ)上進行推論，可得靜電場中導(dǎo)體的特點．

2、教師強調(diào)：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零．而且處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上．這是為什么呢？為了驗證這一點，可采用反證法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場強度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動．

演示實驗2：演示多媒體課件“法拉第圓筒實驗”，如圖所示（條件允許，教師可以課堂現(xiàn)場演示）．

3、用靜電平衡現(xiàn)象的特征解釋靜電屏蔽：

（1）演示視頻資料：靜電屏蔽

（2）出示法拉第籠的圖片

（3）演示靜電屏蔽的課件（以上媒體資料參考“多媒體資料”）

請學生思考，自己看書，并思考為甚么躲在籠子里的人沒有被強大的電流擊傷？

4、教師總結(jié)并強調(diào)．

共同討論書上101頁的“思考與討論”

5、布置課后作業(yè)

第9節(jié)　帶電粒子在電場中的運動

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動
要點一處理帶電粒子在電場中運動的兩類基本思維程序
1．求解帶電體在電場中平衡問題的一般思維程序
這里說的“平衡”，即指帶電體加速度為零的靜止或勻速直線運動狀態(tài)，仍屬“靜力學”范疇，只是帶電體受的外力中多一靜電力而已．
解題的一般思維程序為：
(1)明確研究對象．
(2)將研究對象隔離開來，分析其所受全部外力，其中的靜電力要根據(jù)電荷正、負和電場的方向來判定．
(3)根據(jù)平衡條件(?F＝0)列出方程，求出結(jié)果．
2．用能量觀點處理帶電體在電場中的運動
對于受變力作用的帶電體的運動，必須借助于能量觀點處理．即使都是恒力作用的問題，用能量觀點處理也顯得簡潔．具體方法常有兩種：
(1)用動能定理處理的思維程序一般為：
①弄清研究對象，明確所研究的物理過程．
②分析物體在所研究過程中的受力情況，弄清哪些力做功，做正功還是負功．
③弄清所研究過程的始、末狀態(tài)(主要指動能)．
④根據(jù)W＝ΔEk列出方程求解．
(2)用包括電勢能和內(nèi)能在內(nèi)的能量守恒定律處理，列式的方法常有兩種：
①從初、末狀態(tài)的能量相等(即E1＝E2)列方程．
②從某些能量的減少等于另一些能量的增加(即ΔE＝ΔE′)列方程．
要點二在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)問題中對粒子重力的處理
若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠遠小于靜電力，即mgqE，則可忽略重力的影響．譬如，一電子在電場強度為4.0×103V/m的電場中，它所受到的靜電力F＝eE＝6.4×10－16N，它所受的重力G＝mg＝9.0×10－30N(g取10N/kg)，F(xiàn)G＝7.1×1013.可見，重力在此問題中的影響微不足道，應(yīng)該略去不計．此時若考慮了重力，反而會給問題的解決帶來不必要的麻煩，要指出的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量．
反之，若是帶電粒子所受的重力跟靜電力可以比擬，譬如，在密立根油滴實驗中，帶電油滴在電場中平衡，顯然這時就必須考慮重力了．若再忽略重力，油滴平衡的依據(jù)就不存在了．
總之，是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定，一般說來：
(1)基本粒子：如電子、原子、α粒子、離子等除了有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．
(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．
要點三由類平拋運動規(guī)律研究帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
帶電粒子以速度v0垂直于電場線的方向射入勻強電場，受到恒定的與初速度方向垂直的靜電力的作用，而做勻變速曲線運動，也稱為類平拋運動．可以應(yīng)用運動的合成與分解的方法分析這種運動．
1．分析方法
vx＝v0x＝v0t(初速度方向)vy＝aty＝12at2(電場線方向)
圖1－9－2
如圖1－9－2所示，其中t＝lv0，a＝Fm＝qEm＝qUmd
則粒子離開電場時的側(cè)移位移為：y＝ql2U2mv20d
粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角
tanθ＝vyv0＝qlUmv20d
2．對粒子偏轉(zhuǎn)角的討論
粒子射出電場時速度的反向延長線與電場中線相交于O點，O點與電場邊緣的距離為l′，則：tanθ＝y(tǒng)l′
則l′＝y(tǒng)tanθ＝ql2U2mv20dqlUmv20d＝l2即tanθ＝2yl

示波器是怎樣實現(xiàn)電信號觀察功能的？
1．示波器是用來觀察電信號隨時間變化情況的儀器，其核心部件是示波管．
2．示波管的構(gòu)造：電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏．
3．工作原理(如圖1－9－3所示)
利用帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律．
圖1－9－3
4．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑．
5．信號電壓：YY′所加的待測信號的電壓．
掃描電壓：XX′上機器自身的鋸齒形電壓．
若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖象．
6．若只在YY′之間加上如圖1－9－4甲所示電壓，電子在熒光屏上將形成一條豎直亮線，若再在XX′之間加上圖乙所示電壓，則在屏上將看到一條正弦曲線．
圖1－9－4
一、帶電粒子的加速
【例1】如圖1－9－5所示，
圖1－9－5
在點電荷＋Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和α粒子分別從A點由靜止釋放，到達B點時，它們的速度大小之比為多少？
答案21
解析質(zhì)子和α粒子都是正離子，從A點釋放將受靜電力作用加速運動到B點，設(shè)A、B兩點間的電勢差為U，由動能定理有：
對質(zhì)子：12mHv2H＝qHU
對α粒子：12mαv2α＝qαU
所以vHvα＝qHmαqαmH＝1×42×1＝2
二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
【例2】試證明：帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場沿中線射出時，
圖1－9－6
其速度v的反向延長線過水平位移的中點(即粒子好像從極板間l2處沿直線射出，如圖1－9－6所示，x＝l2)．
證明帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時的偏移量y＝12at2＝12qUdm(lv0)2，作粒子速度的反向延長線，設(shè)交于O點，O點與電場邊緣的距離為x，則x＝y(tǒng)tanθ＝qUl22dmv20qUlmv20d＝l2
所以帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場沿中線射出時，其速度v的反向延長線過水平位移的中點.

1.一束質(zhì)量為m、
圖1－9－7
電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進入勻強電場，如圖1－9－7所示．如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d、板長為L.設(shè)粒子束不會擊中極板，則粒子從進入電場到飛出電場時電勢能的變化量為________．(粒子的重力忽略不計)
答案q2U2L22md2v20
解析帶電粒子在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做勻加速直線運動，靜電力做功導(dǎo)致了電勢能的改變．
水平方向勻速，則運動時間t＝Lv0①
豎直方向加速，則偏移量y＝12at2②
且a＝qUdm③
由①②③得y＝qUL22dmv20
則靜電力做功W＝qEy＝qUdqUL22dmv20＝q2U2L22md2v20
由功能原理得電勢能減少了q2U2L22md2v20.
2．平行金屬板間的電場是勻強電場，如果已知兩極板間電壓為U，你能利用牛頓定律求解一質(zhì)量為m，所帶電荷量為q的帶電粒子從一極板到達另一極板時的速度嗎？
答案2qUm
解析設(shè)板間距離為d，則場強E＝Ud
粒子受到的靜電力F＝qE＝qUd
粒子運動的加速度：a＝Fm＝qUmd
由運動學方程得：v2＝2ad＝2qUmdd
解得v＝2qUm

3．如圖1－9－8所示，
圖1－9－8
長為l，傾角為θ的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強電場中，一電荷量為＋q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0從斜面底端A點開始沿斜面上滑，當達到斜面頂端的B點時，速度仍為v0，求電場強度E.
答案mgqtanθ
解析由于帶電小球處于電場中，其上升過程中重力、靜電力均做功，初、末狀態(tài)的動能不變，二力做功之和為零，重力做負功，靜電力做正功．
WG＋W電＝0
－mglsinθ＋qElcosθ＝0
E＝mgqtanθ
4．一束電子流在經(jīng)U＝5000V
圖1－9－9
的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖1－9－9所示．若兩板間距離d＝1.0cm，板長l＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大電壓？
答案400V
解析在加速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓U′越大，電子在極板間的偏移的距離就越大，當偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出時，兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓即為題目要求的最大電壓．
加速過程中，由動能定理得
eU＝12mv20①
進入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速直線運動
l＝v0t②
在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，加速度
a＝Fm＝eU′dm③
偏移的距離y＝12at2④
能飛出的條件y≤d2⑤
解①～⑤式得
U′≤2Ud2l2＝2×5000×(1.0×10－2)2(5.0×10－2)2V
＝4.0×102V
即要使電子能飛出，兩極板間所加電壓最大為400V.

題型一帶電粒子在電場中的加速
如圖1(a)所示，兩個平行金屬板P、Q豎直放置，兩板間加上如圖(b)所示的電壓．t＝0時，Q板比P板電勢高5V，此時在兩板的正中央M點放一個電子，速度為零，電子在靜電力作用下運動，使得電子的位置和速度隨時間變化．假設(shè)電子始終未與兩板相碰．在0t8×10－10s的時間內(nèi)，這個電子處于M點的右側(cè)，速度方向向左且大小逐漸減小的時間是()
圖1
A．0t2×10－10s
B．2×10－10st4×10－10s
C．4×10－10st6×10－10s
D．6×10－10st8×10－10s
思維步步高t＝0時，電子向哪個極板運動？接下來電子做什么性質(zhì)的運動？運動過程和電場的周期性有什么關(guān)系？速度向左且減小時滿足的條件是什么？
解析0～T4，電子向右做加速運動；T4～T2過程中電子向右減速運動，T2～3T4過程中電子向左加速，3T4～T過程中電子向左減速，滿足條件．
答案D
拓展探究如圖2所示，
圖2
水平面絕緣且光滑，彈簧左端固定，右端連一輕質(zhì)絕緣擋板，空間存在著水平方向的勻強電場，一帶電小球在靜電力和擋板壓力作用下靜止．若突然將電場反向，則小球加速度的大小隨位移x變化的關(guān)系圖象可能是下圖中的()
答案A
解析注意題目中考查的是加速度隨位移變化的圖象，而不是隨速度變化的圖象，彈簧的彈力和位移成正比．
帶電粒子在電場中加速運動，受到的力是在力學受力分析基礎(chǔ)上加上靜電力，常見的直線運動有以下幾種情況：①粒子在電場中只受靜電力，帶電粒子在電場中做勻加速或者勻減速直線運動．②粒子受到靜電力、重力以及其它力的作用，在桿、地面等外界的約束下做直線運動．③粒子同時受到重力和靜電力，重力和靜電力合力的方向在一條直線上，粒子做變速直線運動．④粒子在非勻強電場中做直線運動，加速度可能發(fā)生變化.
題型二帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
如圖3所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖．在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為E的勻強電場Ⅰ和Ⅱ，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形(不計電子所受重力)．
圖3
(1)在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，求電子離開ABCD區(qū)域的位置．
(2)在電場Ⅰ區(qū)域內(nèi)適當位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點的位置．
思維步步高電子在區(qū)域Ⅰ中做什么運動？離開區(qū)域Ⅰ時的速度由什么決定？在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域之間電子做什么運動？它的寬度對電子進入?yún)^(qū)域Ⅱ有無影響？電子進入?yún)^(qū)域Ⅱ做什么運動？偏轉(zhuǎn)距離與哪些物理量有關(guān)？
解析(1)設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，電子在電場Ⅰ中做勻加速直線運動，出區(qū)域Ⅰ時的速度為v0，此后在電場Ⅱ中做類平拋運動，假設(shè)電子從CD邊射出，出射點縱坐標為y，有
eEL＝12mv20
L2－y＝12at2＝12eEmLv02
解得y＝14L，所以原假設(shè)成立，即電子離開ABCD區(qū)域的位置坐標為(－2L，14L)
(2)設(shè)釋放點在電場區(qū)域Ⅰ中，其坐標為(x，y)，在電場Ⅰ中電子被加速到v1，然后進入電場Ⅱ做類平拋運動，并從D點離開，有：eEx＝12mv21
y＝12at2＝12eEmLv12
解得xy＝L24
所以電子在電場Ⅰ中的位置如果滿足橫縱坐標的乘積等于L24，滿足條件．
答案(1)(－2L，14L)(2)電子在電場Ⅰ區(qū)域中的位置如果滿足橫縱坐標的乘積等于L24，即可滿足條件．
拓展探究一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存在著若干個如圖4所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限長，已知每一電場區(qū)的場強大小相等、方向均豎直向上，不計空氣阻力，下列說法正確的是()
圖4
A．小球在水平方向一直做勻速直線運動
B．若場強大小等于mgq，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相同
C．若場強大小等于2mgq，小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間均相同
D．無論場強大小如何，小球通過所有無電場區(qū)的時間均相同
答案AC
解析無論在豎直方向上如何運動，小球在水平方向上不受力，做勻速直線運動；如果電場強度等于mgq，則小球在通過每一個電場區(qū)時在豎直方向上都做勻速直線運動，但是在無電場區(qū)是做加速運動，所以進入每一個電場區(qū)時在豎直方向上的速度逐漸增加，通過時間逐漸變短；如果場強的大小等于2mgq，小球經(jīng)過第一電場區(qū)時在豎直方向上做減速運動，到達第一電場區(qū)的底邊時豎直方向上的速度恰好為零，如此往復(fù)，通過每個電場區(qū)域的時間都相等．
帶電粒子在電場中做曲線運動，常見的形式有以下幾種：①類平拋運動，當粒子只受靜電力的情況下，初速度方向和電場方向垂直，帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動，處理方法和平拋運動的處理方法完全相同，常見的問題是偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度的計算．②圓周運動．在電場中做圓周運動常見的形式是等效最高點的求解．③一般的曲線運動，常?？疾槊枋鲮o電力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的物理量之間的關(guān)系.
一、選擇題
1．下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過電壓為U的電場加速后，粒子速度最大的是()
A．質(zhì)子B．氘核
C．α粒子D．鈉離子Na＋
答案A
2．有一束正離子，以相同速率從同一位置進入帶電平行板電容器的勻強電場中，所有離子運動軌跡一樣，說明所有離子()
A．具有相同質(zhì)量B．具有相同電荷量
C．具有相同的比荷D．屬于同一元素同位素
答案C
3．一帶電粒子在電場中只受靜電力作用時，它不可能出現(xiàn)的運動狀態(tài)是()
A．勻速直線運動B．勻加速直線運動
C．勻變速曲線運動D．勻速圓周運動
答案A
解析當帶電粒子在電場中只受靜電力作用時，靜電力作用會產(chǎn)生加速度，B、C、D選項中的運動情況都有加速度，而A項中勻速直線運動加速度為零，不可能出現(xiàn)．
4．平行板間有如圖5所示周期變化的電壓．不計重力的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況．下圖中，能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是()

圖5
答案A
解析粒子在第一個內(nèi)，做勻加速直線運動，時刻速度最大，在第二個內(nèi)，電場反向，粒子做勻減速直線運動，到T時刻速度為零，以后粒子的運動要重復(fù)這個過程．
5．圖6為一個示波器工作原理的示意圖，
圖6
電子經(jīng)電壓為U1的加速電場后以速度v0垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢差U2，板長L，為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U2)可采取的方法是()
A．增大兩板間電勢差U2
B．盡可能使板長L短些
C．盡可能使板間距離d小一些
D．使加速電壓U1升高一些
答案C
解析電子的運動過程可分為兩個階段，即加速和偏轉(zhuǎn)．
(1)加速：eU1＝12mv20，
(2)偏轉(zhuǎn)：L＝v0t，h＝12at2＝eU22mdt2
綜合得：hU2＝L24U1d，因此要提高靈敏度則需要：增大L或減小U1或減小d，故答案應(yīng)選C.
6．如圖7所示，
圖7
電子由靜止開始從A板向B板運動，當?shù)竭_B板時速度為v，保持兩板電壓不變，則()
A．當增大兩板間距離時，v增大
B．當減小兩板間距離時，v減小
C．當改變兩板間距離時，v不變
D．當增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間增大
答案CD
解析由動能定理得eU＝12mv2.當改變兩極板間距離時，v不變，故C選項正確．粒子做初速度為零的勻加速直線運動v＝dt，v2＝dt，即t＝2dv，當增大兩板間距離時，電子在板間運動時間增大，故D選項正確．
7.
圖8
一平行板電容器中存在勻強電場，電場沿豎直方向．兩個比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(如圖8所示)以相同的水平速度射入兩平行板之間．測得a和b與電容器極板的撞擊點到入射點之間的水平距離之比為1∶2，若不計重力，則a和b的比荷之比是()
A．1∶2B．1∶8
C．2∶1D．4∶1
答案D
二、計算論述題
8．如圖9所示，
圖9
在距地面一定高度的位置以初速度v0向右水平拋出一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負電小球，小球的落地點與拋出點之間有一段相應(yīng)的水平距離(水平射程)．若在空間加上一豎直方向的勻強電場，使小球的水平射程變?yōu)樵瓉淼?2，求此電場的場強大小和方向．
答案3mgq方向豎直向上
解析不加電場時小球在空間運動的時間為t，水平射程為x
x＝v0t
下落高度h＝12gt2
加電場后小球在空間的運動時間為t′，小球運動的加速度為a
12x＝v0t′，h＝12at′2
由以上各式，得a＝4g
則場強方向只能豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律
mg＋qE＝ma
聯(lián)立解得：所以E＝3mgq
方向豎直向上．
9．如圖10所示，
圖10
邊長為L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強電場．電荷量為q、動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab方向進入電場，不計重力．
(1)若粒子從c點離開電場，求電場強度的大小和粒子離開電場時的動能．
(2)若粒子離開電場時動能為Ek′，則電場強度為多大？
答案(1)4EkqL5Ek
(2)粒子由bc邊離開電場時，E＝2Ek(Ek′－Ek)qL
粒子由cd邊離開電場時，E＝Ek′－EkqL
解析(1)粒子在電場中做類平拋運動，在垂直于電場方向：L＝v0t
在平行于電場方向：L＝12at2＝qEt22m＝qEL22mv20
所以E＝4EkqL
qEL＝Ekt－Ek
則Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek
(2)若粒子由bc邊離開電場，則L＝v0t
vy＝qEmt＝qELmv0
由動能定理得：Ek′－Ek＝12mv2y＝q2E2L24Ek
E＝2Ek(Ek′－Ek)qL
若粒子由cd邊離開電場，由動能定理得
qEL＝Ek′－Ek
所以E＝Ek′－EkqL
10．如圖11所示，
圖11
長L＝0.20m的絲線的一端拴一質(zhì)量為m＝1.0×10－4kg、帶電荷量為q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端連在一水平軸O上，絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運動，整個裝置處在豎直向上的勻強電場中，電場強度E＝2.0×103N/C.現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面的A點上，然后無初速地將小球釋放，取g＝10m/s2.求：
(1)小球通過最高點B時速度的大?。?br> (2)小球通過最高點時，絲線對小球的拉力大小．
答案(1)2m/s(2)3.0×10－3N
解析(1)小球由A運動到B，其初速度為零，靜電力對小球做正功，重力對小球做負功，絲線拉力不做功，則由動能定理有：
qEL－mgL＝mv2B2
vB＝2(qE－mg)Lm＝2m/s
(2)小球到達B點時，受重力mg、靜電力qE和拉力FTB作用，經(jīng)計算
mg＝1.0×10－4×10N＝1.0×10－3N
qE＝1.0×10－6×2.0×103N＝2.0×10－3N
因為qEmg，而qE的方向豎直向上，mg方向豎直向下，小球做圓周運動，其到達B點時向心力的方向一定指向圓心，由此可以判斷出FTB的方向一定指向圓心，由牛頓第二定律有：
FTB＋mg－qE＝mv2BL
FTB＝mv2BL＋qE－mg＝3.0×10－3N