2013届高考复习物理第九章第4讲带电粒子在电场中的运动.ppt

第九章： 电 场 重点难点诠释04 典型例题剖析07 适时仿真训练15 重点难点诠释 跟踪练习1 一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖 直方向.两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电 的粒子a和b，从电容器的P点(如图)以相同的水平速度射入两 平行板之间.测得a和b与电容极板的撞击点到入射点之间的水 平距离之比为12.若不计重力，则a和b的比荷之比是( ) A.12 B.18 C.21 D.41 解析 带正电的粒子a和b在平行板电容器中的匀强电场 中做类平抛运动，粒子与电容极板的撞击点到入射点之间的水平 距离s=v0t，竖直位移y= ，故 ， 故选项D正确. 答案 D 跟踪练习2 如右图所示一束带 电粒子(不计重力)，垂直电场线方向 进入偏转电场，试讨论在以下情况 中，粒子应具备什么条件，才能得 到相同的偏转距离y和偏转角.(U、d 、l保持不变) 重点难点诠释 (1)进入偏转电场的速度相同； (2)进入偏转电场的动能相同； (3)进入偏转电场的动量相同； (4)先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场. 重点难点诠释 解析 由带电粒子在偏转电场中的运动规律得： 讨论：(1)因为v0相同，当q/m相同，y、tan也相同； (2)因为相同，当q相同，则y、tan也相同； (3)因为mv0相同,当m、q相同或q/v0相同，则y、tan也相同; (4)设加速电场的电压为U由qU= ， 有： 可见，在(4)的条件下，不论带电粒子的m、q如何，只要经 过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的 偏转距离y和偏转角度 都是相同的. 答案 见解析. 典型例题剖析 例3 两块水平平行放置的导体板如图所示，大量电子 (质量m、电量e)由静止开始，经电压为U0的电场加速后，连 续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两 板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3t0；当在 两板间加如图所示的周期为2t0，幅值恒为U0的周期性电压 时，恰好能使所有电子均从两板间通过.问： (1)这些电子通过两板之间后，侧向位移(沿垂直于两板 方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少？ (2)侧向位移分别为最大值和最小值的情况下，电子在 刚穿出两板之间时的动能之比为多少？ 典型例题剖析 解析 画出电子在t=0时和t=t0时进入电场后垂直于板 方向的速度的vt图象进行分析，设板间距离为d. 有电压时，板间场强 电子在板间的加速度 (1) t=0时刻进入的电子在两板间偏转的距离最大，t0时刻在 垂直于极板方向的速度v1=at0= 在t0到2t0的时间内，电子在垂直于极板的方向上做匀速直 线运动 典型例题剖析 3t0时刻在垂直于极板方向的速度 由图可知，在0到3t0的时间内电子偏转的距离为 t=t0时刻进入的电子在两板间偏转的距离最小，电子偏转 的距离为 解得 所以 典型例题剖析 (2)由上述得 而 所以 答案 (1) (2)1613 典型例题剖析 例4 示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上 显示出被检测的电压波形，它的工作原理可等效成下列情况 ：如图甲所示，真空室中电极K发出电子(初速不计)，经过电 压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心 线射入板中.板长为L，两板间距离为d，在两板间加上如图乙 所示的正弦交变电压，周期为T，前半个周期内B板的电势高 于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀.在每 个电子通过极板的极短时间内，电场视作恒定的.在两极板右 侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线(图中虚线)垂直 的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交.当第一个电子到 达坐标原点O时，使屏以速度v沿负x方向运动，每经过一定的 时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新 做同样的匀速运动. (已知电子的质量为m，带电量为e，不 典型例题剖析 计电子重力)求： (1)电子进入AB板时的初速度； (2)要使所有的电子都能打在荧光屏上(荧光屏足够大)， 图乙中电压的最大值U0需满足什么条件？ (3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须 每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的峰值和长度， 在如图丙所示的xOy坐标系中画出这个波形. 典型例题剖析 解析 (1)电子在加速电场中运动，据动能定理，有 (2)因为每个电子在板A、B间运动时，电场均匀、恒定， 故电子在板A、B间做类平抛运动，在两板之外做匀速直线运 动打在屏上，在板A、B间沿水平方向的分运动为匀速运动， 则有：L=v1t 竖直方向，有 联立解得 只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上，则所 有电子都能打在屏上，所以： 典型例题剖析 (3)要保持一个完整波形，需要隔一个周期T时间回到初 始位置，设某个电子运动轨迹如右图所示， 有 由相似三角形的