《2013届高三物理一轮复习学案第六章 学案30带电粒子在电场中的运动(一)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高三物理一轮复习学案第六章 学案30带电粒子在电场中的运动(一)（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 1 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 学案学案 30 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动(一一)一、概念规律题组 1下列粒子从静止状态经过电压为 U 的电场加速后，速度最大的是( ) A质子( H) B氘核( H)1 12 1C 粒子( He) D钠离子(Na)4 22两平行金属板间为匀强电场，不同的带电粒子都以垂直于电场线的方向飞入该匀强 电场(不计重力)，要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具备的条 件是( ) A有相同的动能和相同的比荷 B有相同的动量(质量与速度的乘积)和相同的比荷 C有相同的
2、速度和相同的比荷 D只要有相同的比荷就可以 3某示波器在 XX、YY不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图 1 所 示偏转电压，则在光屏上将会看到下列哪个图形(圆为荧光屏，虚线为光屏坐标)( )图 14两平行金属板相距为 d，电势差为 U，电子质量为 m，电荷量为 e，从 O 点沿垂直 于极板的方向射出，最远到达 A 点，然后返回，如图 2 所示，OAh，此电子具有的初动 能是( )图 2A. BedUh C. D.edhUeUdheUhd二、思想方法题组金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 2 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 图 3 5如图 3 所示，一电
3、子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后， 垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为 y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的( ) A增大偏转电压 U B减小加速电压 U0 C增大极板间距离 D将发射电子改成发射负离子图 4 6如图 4 所示，有三个质量相等，分别带正电、带负电和不带电的小球，从平行板电 场的中点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，它们分别落在 A、B、C 三点，可以 判断( ) A落在 A 点的小球带正电，落在 B 点的小球不带电 B三个小球在电场中运动的时间相等 C三个小球到达极板时的动能关系为 EkAEkBEkC D三个小球在电场中运动时的加速度关系为
4、aAaBaC一、带电粒子在电场中的直线运动 1带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方 法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是 曲线)，然后选用恰当的规律解题解决这类问题的基本方法是：(1)采用运动和力的观点： 牛顿第二定律和运动学知识求解(2)用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解 2对带电粒子进行受力分析时应注意的问题 (1)要掌握电场力的特点电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带 电粒子的电性和电荷量有关在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非 匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场
5、力的大小和方向都可能不同 (2)是否考虑重力要依据情况而定 基本粒子：如电子、质子、 粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重 力(但不能忽略质量) 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略 重力 【例 1】金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 3 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 图 5(2011北京24)静电场方向平行于 x 轴，其电势 随 x 的分布可简化为如图 5 所示的 折线，图中 0和 d 为已知量一个带负电的粒子在电场中以 x0 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
6、势能之和为 A(0aBaA，根据牛顿第二定律，F合 CF合 BF合 A；结合题中三者带12 电性质，可知，C 带负电，B 不带电，A 带正电，三电荷运动至下极板过程中，根据动能定理 得 WCWBWA，故 EkCEkBEkA，而初动能相同，所以到达下极板时，EkCEkBEkA.综上， A 正确，B、C、D 错思维提升 1用运动学公式和牛顿定律处理带电粒子在电场中的直线运动时，只适用于匀强电场；而动能定理可适用于匀强电场，也可用于非匀强电场，因而一般用公式 qU mv2分析带电12金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 11 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 粒子在电场中
7、的加速问题 2据 WqU 知，电场力对带电粒子做的功，只与初、末位置间的电势差有关，而与电场 强度、两点间的距离无关 3带电粒子在电场中运动时，是否考虑重力应具体分析一般情况下，微观粒子(电子、 质子)不计重力，宏观颗粒(油滴、小球)应考虑重力 4带电粒子在电场中的偏转是类平抛运动，平抛运动的规律在这里仍然适用，特别是两 个推论应熟记【核心考点突破】例 1 (1) (2)dxdq0d(1Aq0)(1Aq0)(3)4dq02mq0A 解析 (1)由题图可知，0 与 d(或d)两点间的电势差为 0，电场强度的大小 E，0d粒子所受电场力的大小 FqE.q0d (2)设粒子在x0，x0区间内运动，速
8、率为 v，由题意得mv2qA12由题图可知 0(1|x|d)由得 mv2q0A12(1|x|d)因动能非负，有 q0A0，(1|x|d)得|x|d，(1Aq0)0Aq0，故 x0d(1Aq0)粒子的运动区间满足dxd.(1Aq0)(1Aq0) (3)考虑粒子从x0处开始运动的四分之一周期， 根据牛顿第二定律，粒子的加速度a FmqEmq0md由匀加速直线运动规律得 t.2x0a将代入，得 t.2md2q0(1Aq0)金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 12 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 粒子的运动周期 T4t.4dq02mq0A 规范思维 带电物体在匀强电场中
9、受恒定的电场力，做匀变速直线运动，可用牛顿定 律和运动学公式求解，若是非匀强电场，加速度不恒定，只能用动能定理或功能关系分析求解例 2 (1) (2) U04E5qU02m解析 (1)设正离子到达 O 点的速度为 v0(其方向沿 x 轴的正方向) 则正离子由 C 点到 O 点由动能定理得：qEd mv 0122 0 而正离子从 O 点到 B 点做类平抛运动，则： t2OA12qU0OAmv0tAB而OAAB由得 d.U04E (2)设正离子到 B 点时速度的大小为 vB，正离子从 C 到 B 过程中由动能定理得：qEdqU0 mv 0122 B解得 vB.5qU02m规范思维 偏转问题的分析处
10、理方法 (1)类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识 (2)从力学的观点和能量的观点着手按力学问题的分析方法加以分析，分析带电粒子在 运动过程中其他形式的能和动能之间的转化过程时，可应用动能定理，也可以用能量守恒定律 例 3 (1)3 cm 12 cm (2)轨迹图见解析 解析 (1)粒子穿过界面 MN 时偏离中心线 RO 的距离(侧向位移)y at2()212qU2mdLv0()2 m1010 3002 1020 0.080.082 1060.03 m3 cm 带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与 PS 线交于 E，设 E 到中心线的距 离为 Y.则 Yvyy12 1
11、02v0 m0.03 m0.122 1061010 3001020 0.080.082 106金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 13 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 0.12 m12 cm (2)第一段是抛物线，第二段是直线，第三段是曲线，轨迹如图所示规范思维 解答此类问题应从以下两方面入手 (1)对复杂过程要善于分阶段分析，联系力学中的物理模型，从受力情况、运动情况、能 量转化等角度去研究 (2)经常把电场与牛顿定律、动能定理、功能关系、运动学知识、电路知识等综合起来，把 力学中处理问题的方法迁移到电场中去【课时效果检测】 1D 2.B 3.BD 4.B 5
12、.BC 6C 设 P、Q 两粒子的初速度是 v0，加速度分别是 aP和 aQ，粒子 P 到上极板的距离是 h/2，它们做类平抛运动的水平距离为 l.则对 P，由 lv0tP， apt ，得到 aP，同理h2122 Phv2 0l2对 Q，lv0tQ，h aQt ，得到 aQ.可见 tPtQ，aQ2aP而 aP，aQ，可见，122 Q2hv2 0l2qPEmqQEmqPqQ12.由动能定理知，它们的动能增加量之比 EkPEkQmaPmaQh14.综h2 上，选 C.7B 电场力做总功 W Uq，前、后 时间内偏转位移之比为 13，则做功之比为12t213，所以后 t/2 时间内对粒子做功 Uq；
13、粒子下落前、后 d/4 的过程中电场力做功之比为3811.C、D 错误 8ACD 第一滴油滴在电容器中运动时，只受重力作用设板长为 l，板间距为 d，由平抛运动的知识有 v0.当第 N1 滴油滴恰好离开电容器时，必定是沿下极板的边缘飞l2gd出，油滴的加速度为 ag，由类平抛运动知 (g)t2，又 t，而 E ，可Eqmd212Eqmlv0UdNqCd以求得 N，A 正确因为电场力做了负功，电势能增加了，而电场力做功为 W3Cdmg4q2.由动能定理有 EkW mgd mgd.3mgd81238mgd89(1)E (2)a (3)v0 UdeU2mdR2deUm解析 (1)极板间场强 E .U
14、d (2) 粒子电荷量为 2e，质量为 4m，所受电场力金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 第 14 页 共 14 页 金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 F2eE，2eUd 粒子在极板间运动的加速度 aF4meU2md(3)由 d at2，得12t2d2dameUv0 .RtR2deUm10见解析解析 设粒子质量为 m，带电荷量为 q，初速度为 v0，则有 v0tl，y at2，tan 12vyv0，yltan ，atv0l2所以 al ，3alv .12l2v2 0alv2 0l22 0由题意可分析出大量粒子垂直射入偏转电场后情况，如上图甲、乙所示能飞出平行板的粒子范围是 ly.其中 y a l，粒子落在竖直屏上的范围是从 O 点到 O 点12l2v2 012v2 03ll2v2 016以上 l 处之间的水平带
