《【高三物理專題總結(jié)】第4講 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（上）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【高三物理專題總結(jié)】第4講 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（上）（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 上 教 師 宋曉壘 愛護(hù)環(huán)境 從我做起 提倡使用電子講義 第 1頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 第 4 講 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 上 一 知識梳理 一 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)是否考慮重力要根據(jù)具體情況而定 基本粒子 如電子 質(zhì)子 粒子 離子等除有說明或有明顯的暗示外 一般都不考慮重力 但 并不忽略質(zhì)量 帶電顆粒 如液滴 油滴 塵埃 小球等除有說明或有明顯的暗示外 一般都不能忽略重力 二 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 難度比較大 能力要求高 所以要把握基本的規(guī)律 力學(xué)的五個(gè)規(guī)律 在這一部分都要使用 所以這部分學(xué)習(xí)可幫助我們復(fù)習(xí)鞏固力學(xué)知識 又可以幫助我們認(rèn)識理解帶電 粒子在電場中的應(yīng)用 解決帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的基本思路 1 受力分析 研究對象有兩種 帶電粒子和帶電質(zhì)點(diǎn) 前者不考慮重力 后者要考慮重力 2 運(yùn)動(dòng)軌跡和過程分析 帶電粒子運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定于 粒子的受力情況和初速度情況 3 解題的依據(jù) 1 力的觀點(diǎn) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 2 能量的觀點(diǎn) 電場力做功與路徑無關(guān) 動(dòng)能定理 能的轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律 三 帶電粒子在典型場中的運(yùn)動(dòng)形式 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)形式各種各樣 由其受力和初速度共同決定 1 在點(diǎn)電荷電場中 0 V E 做變加 或減 速直線運(yùn)動(dòng) 0 V E 有可能做勻速率圓周運(yùn)動(dòng) 0 V 與 E 有夾角 曲線運(yùn)動(dòng) 2 勻強(qiáng)電場中 0 V E 做勻加 或減 速直線運(yùn)動(dòng) 0 V E 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 0 V 與 E 有夾角 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 可見帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 也是各種各樣的都有 帶電粒子在上述不同電場中 由于它們的 受力情況不同以及初速度不同 運(yùn)動(dòng)情況就不同 帶電粒子在電場中可以做直線運(yùn)動(dòng) 也可以做曲線 運(yùn)動(dòng) 第 2頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 四 研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的方法 1 運(yùn)用牛頓定律研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng) 基本思路 先用牛頓第二定律求出粒子的加速度 進(jìn)而確定粒子的運(yùn)動(dòng)形式 再根據(jù)帶電粒子的 運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出粒子的運(yùn)動(dòng)情況 2 運(yùn)用動(dòng)能定理研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng) 基本思路 根據(jù)電場力對帶電粒子做功的情況 分析粒子的動(dòng)能與勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況 運(yùn)用動(dòng) 能定理或者運(yùn)用在電場中動(dòng)能與電勢能相互轉(zhuǎn)化而它們的總和守恒的觀點(diǎn) 求解粒子的運(yùn)動(dòng)情況 五 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn) 1 加速 1 能量 在任何電場中 若只有電場力做功 有 2 1 2 2 2 1 2 1 mv mv qU 2 動(dòng)力學(xué) 在勻強(qiáng)電場中 若只有電場力作用 帶電體做勻變速運(yùn)動(dòng) 其加速度為 m Eq a 2 偏轉(zhuǎn) 如圖 1 當(dāng)不計(jì)重力的帶電粒子以一定初速垂直電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場時(shí) 粒子的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn) 動(dòng) 其軌跡是拋物線 當(dāng)帶電粒子的質(zhì)量為 m 電量為 q 兩平行金屬板板長為 l 距離為 d 板間電 壓為 U 當(dāng)帶電粒子以初速 v 0 平行于兩板進(jìn)入電場時(shí) 兩板間的場強(qiáng)為 d U E 在垂直于場強(qiáng)方向上 粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 00 x vvxv t 在平行于場強(qiáng)方向上粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) m qE a 2 2 1 t m qE y t m qE v y 離開電場時(shí) 粒子在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 0 v l t 沿電場力方向上的位移為 2 2 1 2 0 2 2 mdv qUl at y 速度方向上的偏轉(zhuǎn)角為 2 0 0 tan mdv qUl v v y 圖 1 第 3頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 二 典型例題 例 1 如圖 2 所示 在點(diǎn)電荷 Q 的電場中 一帶電粒子 q 的初速度 v 0 恰與電場線 QP 方向相同 則 帶電粒子 q在開始運(yùn)動(dòng)后 將 A 沿電場線 QP 做勻加速運(yùn)動(dòng) B 沿電場線 QP 做變減速運(yùn)動(dòng) C 沿電場線 QP 做變加速運(yùn)動(dòng) D 偏離電場線 QP 做曲線運(yùn)動(dòng) 例 2 如圖 3 所示 一個(gè)質(zhì)量為 m 帶電量為 q的粒子 從兩平行板左側(cè)中點(diǎn)沿垂直場強(qiáng)方向射入 當(dāng)入射速度為 v 時(shí) 恰好穿過電場而不碰金屬板 要使粒子的入射速度變?yōu)?v 2 仍能恰好穿過電場 則必須再使 A 粒子的電量變?yōu)樵瓉淼?1 4 B 兩板間電壓減為原來的 1 2 C 兩板間距離增為原來的 4 倍 D 兩板間距離增為原來的 2 倍 例 3 如圖 4電子在電勢差為 U 1 的加速電場中由靜止開始運(yùn)動(dòng) 然后射入電勢差為 U 2 的兩塊平行極 板間的電場中 入射方向跟極板平行 整個(gè)裝置處在真空中 重力可忽略 在滿足電子能射出平行板區(qū)的 條件下 下述四種情況中 一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是 A U 1 變大 U 2 變大 B U 1 變小 U 2 變大 C U 1 變大 U 2 變小 D U 1 變小 U 2 變小 例 4 如圖 5 所示 質(zhì)量為 m 電量為 e 的電子 從 A 點(diǎn)以速度 v 0 垂直場強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場中 從 B 點(diǎn)射出電場時(shí)的速度方向與電場線成 120 0 角 則 A B 兩點(diǎn)間的電勢差是多少 例 5 一束質(zhì)量為 m 電荷量為 q 的帶電粒子以平行于兩極板的速度 v 0 進(jìn)入勻強(qiáng)電場 如圖 6 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(huì)擊中極板 則粒子從進(jìn)入電場 到飛出極板時(shí)電勢能的變化量為 粒子的重力忽略不計(jì) 圖 2 圖 3 圖 4 圖 5 圖 6 第 4頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 例 6 有一帶電粒子沿圖 7 中的虛線穿過一勻強(qiáng)電場 若粒子的重力不計(jì) 則粒子由 A 處到 B 處的 過程中 其一定是 A 電勢能逐漸減少 B 動(dòng)能逐漸減少 C 該粒子帶正電 D 電勢能和動(dòng)能之和不變 例 7 A B是一對平行金屬板 在兩板間加上一周期為 T的交變電壓 A 板的電勢為零 B 板的電勢 隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖 8 所示 一電子從 A 板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場中 設(shè)電子的初速度和重力 可忽略不計(jì) 則 A 若電子是在 t 0 時(shí)刻進(jìn)入電場的 它將一直向 B 板運(yùn)動(dòng) B 若電子是在 t T 8 時(shí)刻進(jìn)入電場的 它可能時(shí)而向 B 板運(yùn)動(dòng) 時(shí)而向 A板運(yùn)動(dòng) 最后打在 B板上 C 若電子是在 t 3 T 8 時(shí)刻進(jìn)入電場的 它可能時(shí)而向 B板運(yùn)動(dòng) 時(shí)而 向 A板運(yùn)動(dòng) 最后打在 B 板上 D 若電子是在 t 3 T 8 時(shí)刻進(jìn)入電場的 它不可能打到 B板上 三 針對訓(xùn)練 1 如圖 9 所示 P 和 Q為兩平行金屬板 板間電壓為 U 在 P 板附近有一電子由靜止 開始向 Q板運(yùn)動(dòng) 關(guān)于電子到達(dá) Q板時(shí)的速率 下列說法正確的是 A 兩板間距離越大 加速時(shí)間越長 獲得的速率就越大 B 兩板間距離越小 加速度越大 獲得的速率就越大 C 與兩板間距離無關(guān) 僅與加速電壓 U有關(guān) D 以上說法都不正確 2 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時(shí) 除電場力外不計(jì)其它力的作用 A 電勢能增加 動(dòng)能增加 B 電勢能減小 動(dòng)能增加 C 電勢能和動(dòng)能都不變 D 上述結(jié)論都不正確 3 電子以初速度 v 0 沿垂直場強(qiáng)方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場中 現(xiàn)增大兩板間的電壓 但 仍使電子能夠穿過平行板間 則電子穿越平行板所需要的時(shí)間 A 隨電壓的增大而減小 B 隨電壓的增大而增大 C 加大兩板間距離 時(shí)間將減小 D 與電壓及兩板間距離均無關(guān) 4 如圖 10 所示 AB 為某電場中一條電場線 巳知質(zhì)量為 m的電子在 A 速度為 V A 它在電場作用下 從 A 運(yùn)動(dòng)到 B 時(shí)速度正好為零 那么 A 電場方向從 A 到 B B A 點(diǎn)電勢高于 B 點(diǎn)的電勢 C 電場力作正功 mV A 2 2 D 電子電勢能增加了 mV A 2 2 圖 7 圖 8 圖 9 圖 10 第 5頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 5 電子電量為 e 質(zhì)量為 m 以速度 v 0 沿著電場線射入場強(qiáng)為 E 的勻強(qiáng)電場中 如圖 11 所示 電子 從 A 點(diǎn)入射到達(dá) B 點(diǎn)速度為零 求 AB 兩點(diǎn)的電勢差及 AB 間的距離 6 電子從靜止出發(fā)被 1000V 的電壓加速 然后沿著與電場垂直的方向進(jìn)入另一個(gè)電場強(qiáng)度為 5000N C 的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場 進(jìn)入方向與場強(qiáng)方向垂直 已知偏轉(zhuǎn)電極長 6cm 求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度及其與 起始速度方向之間的夾角 圖 11 第 6頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 參考答案 二 典型例題 例 1 B 例 2 AC 例 3 B 例 4 由圖可得 v 23 3 v 0 根據(jù)動(dòng)能定理 v e 1 2 mv 2 1 2 2 0 mv 可得 v 2 0 6 mv e 例 5 222 22 0 2 qUL dm v 例 6 D 例 7 AB 三 針對訓(xùn)練 1 C 2 D 3 D 4 ABCD 5 U AB 2 0 2 mv e d AB 2 0 2 2 mv e 6 tan 0 15