带电粒子在匀强电场中的运动专题.doc

高二物理章节专题复习2012年11月7日 带电粒子在匀强电场中的运动专题一、带电粒子在匀强电场中的加速运动【例1】如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。在板间靠近正极板附近有一带正电荷q的带电粒子，它在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板的速度为多大？MNqU分析：带电粒子在运动中受到电场力的作用，电场力对它做功，使它的动能增加，由动能定理可知： 【例2】如图所示，两个极板的正中央各有一小孔，两板间加以电压U，一带正电荷q的带电粒子以初速度v0从左边的小孔射入，并从右边的小孔射出，则射出时速度为多少？MNqUv0v分析：带电粒子在运动中受到电场力的作用，电场力对它做功，使它的动能增加，由动能定理可知： 小结：带电粒子在匀强电场中加速运动，它的运动特点是：带电粒子在匀强电场中的电场力F的作用下，以恒定加速度做匀加速直线运动，处理方法有：（1）牛顿运动定律和运动学公式；（2）能量观点。二、带电粒子在匀强电场中的偏转Udlqv0y【例3】质量为、电荷量为的带电粒子以初速沿垂直于电场的方向，进入长为、间距为、电压为的平行金属板间的匀强电场中，粒子将做匀变速曲线运动，如图所示，若不计粒子重力，则可求出如下相关量：（1）粒子穿越电场的时间： 粒子在垂直于电场方向以做匀速直线运动，；（2）粒子离开电场时的速度： 粒子沿电场方向做匀加速直线运动，加速度，粒子离开电场时平行电场方向的分速度，所以。（3）粒子离开电场时的侧移距离： （4）粒子离开电场时的偏角： 因为，所以。（5）速度方向的反向延长线必过偏转电场的中点 由和，可推得。粒子可看作是从两板间的中点沿直线射出的。注意：带电粒子是否考虑重力要依据情况而定（1）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，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。（2）带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力。三、带电粒子经加速电场后进入偏转电场【例4】如图所示，由静止开始被电场（加速电压为）加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入，从右侧射出，设在此过程中带电粒子没有碰到两极板。若金属板长为，板间距离为、两板间电压为，试分析带电粒子的运动情况。U1dU2qv1v2Lqv0v1qy（1）粒子穿越加速电场获得的速度设带电粒子的质量为，电量为，经电压加速后速度为。由动能定理有 ，（2）粒子穿越偏转电场的时间：带电粒子以初速度平行于两正对的平行金属板从两板正中间射入后，在偏转电场中运动时间为，则（3）粒子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度：带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向的加速度（4）粒子离开偏转电场时的侧移距离：带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向作初速度为0的做匀加速直线运动（5）粒子离开偏转电场时沿电场方向的速度为：带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为，则（6）粒子离开偏转电场时的偏角：设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为。则A只适用于匀强电场中，v00的带电粒子被加速B只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向平行的情况C只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向垂直的情况D适用于任何电场中，v00的带电粒子被加速MNUOBh 2 .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B点，然后返回，如图所示，此电子具有的初动能是（ ） A、 B、 C、 D.3如图1，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是 ( ) A两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大 B两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大 C与两板间距离无关，仅与加速电压U有关 D以上说法都不正确4 带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用） ( ) A电势能增加，动能增加B电势能减小，动能增加C电势能和动能都不变D上述结论都不正确5带电粒子以平行极板的速度从左侧中央飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场（重力不计），若粒子的初动能变为原来的2倍，还要使粒子保持擦极板边缘飞出，可采用的方法是 ( )A 将极板的长度变为原来的2倍 B 将两板之间的电势差变为原来的2倍C 上述方法都不行6电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间 A随电压的增大而减小 B随电压的增大而增大C加大两板间距离，时间将减小 D与电压及两板间距离均无关 图97如图6所示，B板电势为U，质量为m的带电粒子（重量不计）以初速v0水平射入电场若粒子带q电量，则粒子到达B板时速度大小为_；若粒子带q电量，它到达B板时速度大小为_ 8 电子电量为e，质量为m，以速度v0沿着电场线射入场强为E的匀强电场中，如图7所示，电子从A点入射到达B点速度为零，则AB两点的电势差为_；AB间的距离为_9电子垂直场强方向进入匀强电场，初速为v0，如图8所示，电子离开电场时偏离原来方向h距离若使两极板间电压变为原来的2倍，则电子离开电场时偏离原来方向的距离为_10.一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度进入匀强电场，如图9所示。如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L。设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为_。（粒子的重力忽略不计）11. 如图所示，在点电荷Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？12. 如图所示，一个电子（质量为）以的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的场强大小为，不计重力，问： （1）电子在电场中运动的加速度。 （2）电子进入电场的最大距离。