高二物理知识阶段探究9.doc

2013年高二物理知识阶段探究 9一、带电粒子的加速1运动状态分析：带电粒子沿着与电场平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在_上，做匀加(减)速直线运动2用功能观点分析：粒子动能的变化等于电场力做的功.（1）若粒子初速度为零，则：_；（2）若粒子的初速度不为零，则：_.以上公式适用于_电场二、带电粒子的偏转 电场使带电粒子的速度方向发生改变，这种作用就是带电粒子的偏转，其中最简单的情况是带电粒子以垂直场强的方向进入匀强电场，带电粒子的运动类似于_ 在处理偏转问题时，常采用动力学和运动学相结合的方法处理 如图1-8-1所示，质量为m、电荷量为-q的带电粒子以初速v0沿带电平行板电容器的中线进入电场.设极板长l，板间相距d，两极板间电压为u，不计粒子的重力，忽略电容器的边缘效应，认为带电粒子从进入到离开电容器一直在匀强电场中运动1带电粒子运动方向的偏转角 带电粒子在竖直方向做匀加速运动，加速度_，速度_. 在水平方向做匀速运动，速度vx=v0，通过电场时所需时间_.粒子离开电场时偏转角(偏离入射方向的角度)的正切值为_.2带电粒子的侧向位移y 侧向位移是指偏离入射方向的位移带电粒子通过电场发生的侧向位移为_. 从偏移量y和偏转角tan可看出二者只差因此，两个不同的带电粒子进入同一偏转电场只要偏转位移相等，偏转角一定_三、学习启示和感悟一、处理带电粒子在电场中运动的问题时，对带电粒子的受力分析和运动状态分析是关键带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题，研究方法与力学中相同，只是要注意以下几点：1带电粒子的受力特点：（1）重力：有些粒子，如电子、质子、粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力qe与重力mg，若qemg，则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示(如涉及竖直方向)或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断（2）静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力f=qe，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场(e的大小、方向)和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，非匀强电场中静电力为变力2带电粒子的运动过程分析方法：（1）运动性质有：平衡(静止或匀速直线运动)和变速运动(常见的为匀变速)，运动轨迹有直线和曲线(偏转).（2）对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解（3）对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式和牛顿第二定律求解；对于匀变速曲线运动问题，可考虑将其分解为两个方向的直线运动，对有关量进行分解、合成来求解.无论哪一类运动，都可以从功和能的角度用动能定理或能的转化与守恒定律来求解，其中静电力做功除一般计算功的公式外，还有w=qu可用，这一公式对匀强和非匀强电场都适用，而且与运动路线无关四、对粒子的偏移量和偏转角的讨论在图1-8-3中，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为u1若粒子飞出电场时偏角为，则tan=，公式中vy=at=，代入得tan=._ 1若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压u0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有 qu0=_ 由式得：tan=_ 由式可知，粒子的偏角与粒子的q、m无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的2粒子从偏转电场中射出时偏距y=at2=_，作粒子速度的反向延长线，设交于o点，o点与电场边缘的距离为x，则x=_. 由式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的处沿直线射出似的3说明：直线加速器、示波器(示波管)、静电分选器等是本单元知识应用的几个重要实例，在处理这些实际问题时，应注意以下几个重要结论：(1)初速为零的不同带电粒子，经过同一加速电场、偏转电场，打在同一屏上时的偏转角、偏转位移相同.(2)初速为零的带电粒子经同一加速电场和偏转电场后，偏转角、偏转位移y与偏转电压u1成正比，与加速电压u0成反比，而与带电粒子的电荷量和质量无关. (3)在结论(1)的条件下，不同的带电粒子都像是从处沿末速度方向以直线射出一样，当电性相同时，在光屏上只产生一个亮点，当电性相反时，在光屏上产生两个中心对称的亮点【例1】 在370jrb22彩色显像管中，电子从阴极至阳极通过22.5 kv电势差被加速，试求电场力做的功是多少，电子的电势能变化了多少，电子到达阳极时的速度是多大.【例2】如图1-8-4所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8 cm，两板间的电势差为300 v如果两板间电势差减小到60 v，则带电小球运动到极板上需多长时间?五、处理带电粒子在电场中运动问题的方法及一般思维顺序1处理方法：带电粒子在电场中的运动问题，其本质是力学知识的应用，关键在于对带电粒子的受力情况进行分析，题目的类型有：电荷的平衡、直线、曲线或往复振动问题，要将力学的研究方法灵活应用到电场中，如整体法、隔离法、正交分解法、图象法、等效法等等，处理力电综合问题解题思路仍然是依据力学中的基本规律：牛顿运动定律、功能关系等2处理带电粒子在电场中运动问题的思维顺序 (1)弄清研究对象，明确所研究的物理过程；(2)分析物体在所研究过程中的受力情况；(3)分析物体的运动状态；(4)根据物体运动过程所满足的规律列方程求解.【例3】两平行金属板a、b水平放置，一个质量为m=510-6 kg的带电微粒，以v0=2 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场，如图1-8-5所示，a、b两板间距离d=4 cm，板长l=10 cm(1)当a、b间的电压uab=1 000 v时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该粒子的电荷量和电性(2)令b板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求a板所加电势的范围【例4】在图1-8-6中，一个质量为m、电荷量为-q的小物体，可在水平轨道ox上运动，o端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处在场强为e、方向沿ox轴正方向的匀强电场中，小物体以初速v0从x0点沿ox轨道运动，运动中受到大小不变的摩擦力f的作用，且fqe，小物体与墙碰撞时不损失机械能.求它在停止前通过的总路程.拓展迁移1.如图1-8-7所示，m、n为水平放置的互相平行的两块大金属板，间距d=35 cm，两板间电压为u=35104 v现有一质量m=7010-6 kg、电荷量q=6010-10 c的带负电的油滴，由下板n正下方距n为h=15 cm的o处竖直上抛，经n板中间的p孔进入电场欲使油滴到达上板q点时速度恰为零，问油滴上抛的初速度v0为多大?2.如图1-8-8所示，一个带正电的物体沿绝缘水平板向右运动，绝缘水平板上方所在空间存在有水平向左的匀强电场.当此物体经过a点时动能为100 j，到达b点时动能减少为原来的，减少的动能中有转化为电势能，则