高考物理总复习 重难点诠释、典例剖析 第九章 电场 第4讲 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第九章 电场 第4讲带电粒子在电场中的运动 重点难点诠释 04 典型例题剖析 07 适时仿真训练 15 目录 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1 2 若不计重力 则a和b的比荷之比是 a 1 2b 1 8c 2 1d 4 1 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v t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 16 13 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