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1、第三节电容器与电容第三节电容器与电容 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动（第（第2课时）课时）二、带电粒子在电场中的加速和偏转二、带电粒子在电场中的加速和偏转1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(1)运运动动状状态态的分析：的分析：带电带电粒子沿与粒子沿与电场线电场线平行的方向平行的方向进进入入匀匀强强电场电场，受到的，受到的电场电场力与运力与运动动方向在同一条直方向在同一条直线线上，上，做做 。加加(减减)速直速直线线运运动动 带电带电粒子粒子动动能的增量能的增量 qU 2如下如下图图所示，在所示，在A板附近有一板附近有一电电子由静止开始向子由静止开始向B板运板运动动，则
2、则关于关于电电子到达子到达B板板时时的速率，下列解的速率，下列解释释正确的是正确的是()A两板两板间间距越大，加速的距越大，加速的时间时间就越就越长长，则获则获得的速率越大得的速率越大B两板两板间间距越小，加速度就越大，距越小，加速度就越大，则获则获得的速率越大得的速率越大C与两板与两板间间的距离无关，的距离无关，仅仅与加速与加速电压电压U有关有关D以上解以上解释释都不正确都不正确【答案】【答案】 C垂直垂直 匀匀变变速曲速曲线线 匀速直匀速直线线 匀加速直匀加速直线线 3如下如下图图所示，所示，质质子子(H)和和粒子粒子(He)，以相同的初，以相同的初动动能垂能垂直射入偏直射入偏转电场转电场
3、(粒子不粒子不计计重力重力)，则这则这两个粒子射出两个粒子射出电场时电场时的的侧侧位移位移y之比之比为为()A1 1B1 2C2 1 D1 4【答案】【答案】 B1带电粒子在电场中的运动是否考虑重力带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如基本粒子：如电电子、子、质质子、子、粒子、离子等除有粒子、离子等除有说说明明或明确的暗示以外，一般都不考或明确的暗示以外，一般都不考虑虑重力重力(但并不忽略但并不忽略质质量量)。(2)带电颗带电颗粒：如液滴、油滴、粒：如液滴、油滴、尘尘埃、小球等，除有埃、小球等，除有说说明或明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。有明确的暗示以外，一般都不能忽略
4、重力。2粒子的偏转角问题粒子的偏转角问题(1)已知已知电电荷情况及初速度荷情况及初速度如右如右图图所示，所示，设带电设带电粒子粒子质质量量为为m，带电带电荷量荷量为为q，以速度，以速度v0垂直于垂直于电场线电场线方向射入匀方向射入匀强强偏偏转电场转电场，偏，偏转电压为转电压为U1。若粒子若粒子飞飞出出电场时电场时偏偏转转角角为为，则则结论结论：粒子的偏：粒子的偏转转角与粒子的角与粒子的q、m无关，无关，仅仅取决于加速取决于加速电场电场和偏和偏转电场转电场。即不同的。即不同的带电带电粒子从静止粒子从静止经过经过同一同一电场电场加速后加速后进进入同一偏入同一偏转电场转电场，它，它们们在在电场电场中
5、的偏中的偏转转角度角度总总是是相同的。相同的。结论结论：粒子从偏：粒子从偏转电场转电场中射出中射出时时，就像是从极板，就像是从极板间间的的l/2处处沿沿直直线线射出。射出。(2)若不同的若不同的带电带电粒子是从静止粒子是从静止经经同一加速同一加速电压电压U0加速后加速后进进入入偏偏转电场时转电场时，则则由由和和，得：，得：结论结论：粒子的偏：粒子的偏转转距离与粒子的距离与粒子的q、m无关，无关，仅仅取决于加速取决于加速电场电场和偏和偏转电场转电场。即不同的。即不同的带电带电粒子从静止粒子从静止经过经过同一同一电场电场加速后加速后进进入同一偏入同一偏转电场转电场，它，它们们在在电场电场中的偏中的
6、偏转转距离距离总总是是相同的。相同的。一、带电粒子在电场中的直线运动：一、带电粒子在电场中的直线运动：【例【例1】：】：如右图所示，板长L4cm的平行板电容器，板间距离d3cm，板与水平线夹角37，两板所加电压U100V，有一带负电液滴，带电荷量为q31010C，以v01m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出。g取10m/s2，求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度。【变式训练】：【变式训练】：1、（2008年全国卷2）一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极
7、板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升。若两极板间电压为U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是A.2v、向下B.2v、向上C.3 v、向下D.3 v、向上【例【例2】：】：如图所示，水平安放的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量m，带电量为+q的小球，在B板下方距离H处，以初速v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好能到A板，则A、B间电势差UAB应为多少？【变式训练】【变式训练】2、如下图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距为
8、d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时，速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极板间的电压不变，则（）A.把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B.把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C.把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D.把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落 (2011洛阳模拟洛阳模拟)如下如下图图所示，两平行金属板所示，两平行金属板A、B长长L8 cm，两板，两板间间距离距离d8 cm，A板比板比B板板电势电势高高300 V。一一带带正正电电的粒子的粒子电
9、电荷量荷量q1010 C，质质量量m1020 kg，沿，沿电场电场中心中心线线RO垂直垂直电场线飞电场线飞入入电场电场，初速度，初速度v02106 m/s，粒子，粒子飞飞出平行板出平行板电场电场后后经过经过界面界面MN、PS间间的无的无电场电场区域后，区域后，进进入固定在入固定在O点的点点的点电电荷荷Q形成的形成的电场电场区域，区域，(设设界界面面PS右右边边点点电电荷的荷的电场电场分布不受界面的影响分布不受界面的影响)。已知两界面。已知两界面MN、PS相距相距为为12 cm，D是中心是中心线线RO与界面与界面PS的交点，的交点，O点在中心点在中心线线上，距离界面上，距离界面PS为为9 cm，
10、粒子穿，粒子穿过过界面界面PS最后最后垂直打在放置于中心垂直打在放置于中心线线上的上的荧荧光屏光屏bc上。上。(静静电电力常量力常量k9.0109 Nm2/C2)(1)求粒子穿求粒子穿过过界面界面MN时时偏离中心偏离中心线线RO的距离多的距离多远远？到达？到达PS界面界面时时离离D点多点多远远？(2)在在图图上粗略画出粒子运上粗略画出粒子运动动的的轨轨迹。迹。【解题切点】【解题切点】 本题思路本题思路(2)第一段是抛物线，第二段是直线，第三段是曲线，第一段是抛物线，第二段是直线，第三段是曲线，轨迹如下图所示。轨迹如下图所示。【答案】【答案】 (1)3 cm12 cm(2)图见图见解析解析【发散思维】【发散思维】 解答此类问题应从以下两方面入手：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，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。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。场中去。当堂达标
