专题---带电粒子在电场中运动.doc

专题-带电粒子在电场中的运动1、研究思路：-回归力学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：如牛顿运动定律、功能关系等解决此类问题应做好三个分析：受力分析（计G？还是不计G）、运动状态分析、过程分析2、两条线索： 1、平衡（静止或匀速）（a=0）：平衡条件（1）动力学角度- 2、不平衡（a0）：牛顿第二定律 运动学公式这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况 1、动能定理和功能关系：（2）功和能的关系- 2、能量转化与守恒：这条线索也适用于非匀强电场3、基本方法：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，正交分解法：将复杂的运动分解为两个互相垂直的直线运动，再根据运动合成的观点去求复杂运动的有关物理量。等效“重力”法：将重力与电场力进行合成，F合等效于“重力”a=F合/m等效于“重力加速度”F合的方向等效于“重力”的方向，即在重力场中的竖直方向4、对带电粒子受力分析的注意点:1、对基本粒子，如电子、质子、离子、粒子等，除有说明或有明确的暗示外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）；2、对带电颗粒，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或有明确的暗示外，一般都需要考虑重力；一般视为质点3、对一般带电粒子（1）根据qE和mg的大小作出判断。如果mgEkBEkCD三小球在电场中运动的加速度关系：aAaBaC思考：1、要使粒子从板间飞出，必须满足怎样的条件？2、离开电场后，粒子做何运动？ 3、图示，在右侧置一荧光屏，试求出粒子在荧光屏上的偏转距离？有几种方法？例5、如图所示，直空中水平放置的两个相同极板Y和长为L，相距d，足够大的竖直屏，束质量为m、带电荷量为+q的粒子（不计重力）从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出，求：（1）求两板间所加偏转电压U的范围；（2）求粒子可能到达屏上区域的长度四、带电粒子的加速偏转：例6、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（2）粒子穿越偏转电场的时间：（3）粒子穿越偏转电场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：（5）粒子离开偏转电场时沿电场方向的速度为：（6）粒子离开偏转电场时的偏角：小结：若经相同的电压U1加速后射入，则，与m、q 关，随加速电压的增大而 ，随偏转电压的增大而 。（只要U1U2相同，无论m、q是否相同，y和tan都相同，轨迹都是相同的）巩固练习：1、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有（ ）A增加带电粒子的电荷量B增大偏转电压C增加带电粒子的质量D增大加速电压2、如图所示，从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后，进入偏转电场U2，若要使电子在电场中的偏转量增大为原来的2倍，可供选用的方法是 ( ) A使U1减为原来的1/2 B使U2增大为原来的2倍C使偏转电极板的长度增大为原来的2倍 D使偏转电极板的距离减小为原来的1/23、为一个示波器工作原理的示意图，电子经电压为U1的加速电场后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差U2，板长L，为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量h/U2)可采取的方法是( )A增大两板间电势差U2B尽可能使板长L短些C尽可能使板间距离d小一些D使加速电压U1升高一些4、如图所示，K为灯丝，通电加热后可发射电子，A 为中心小孔O1的金属板，A、K间加有电压U1，可使电子加速，C、D为相互平行的金属板，MN为荧光屏，当C、D间不加电压时，电子束打在 荧光屏的O2点；当C、D之间加有电压U2时，电子束打在荧光屏上另外一点P，欲使P点距O2再近一点，以下哪些措施是可行的( )A增大A、K之间距离B增大电压U1C增大C、D之间距离D增大电压U25、如图所示，氕、氘、氚的原子核自初速度为零经过同一电场加速后，又以同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么（ ）A、经过加速电场过程，电场力对氚核做的功最多B、经过偏转电场过程，电场力对三种核做的功一样多C、三种原子核打在屏上时的速度一样大D、三种原子核都打在屏上的同一位置上6、初速度均为零的质子和粒子，被同一加速电场加速后，垂直于电场线方向进入同一匀强偏转电场，在离开偏转电场时（ ） A、两种粒子通过偏转电场的时间相同 B、质子通过偏转电场的时间较短C、两种粒子的偏转角相等 D、粒子离开偏转电场时的动能较大 7、质子和氮核从静止开始经相同电压加速后，又垂直于电场方向进入同一匀强电场，离开偏转电场时，它们横向偏移量之比和在偏转电场中运动的时间之比分别为()A.2:1,B.1:1,C.1:2，2:1D.1:4，1:2专题-带电粒子在电场中的运动（2）例1：如图所示，质量为m、电量为q的带电微粒，以初速度V0从A点竖直向上射入水平方向、电场强度为E的匀强电场中。当微粒经过B点时速率为VB2V0，而方向与E同向。下列判断中正确的是( ) A、A、B两点间电势差为2mV02/q B、A、B两点间的高度差为V02/2gC、微粒在B点的电势能大于在A点的电势能 D、从A到B微粒作匀变速运动变1：如图所示，有一对长4cm的平行金属板，相距3cm倾斜放置与水平面成37角，两板间加上100V电压，有一带电粒子质量为810-8kg，以0。5m/s的速度自A板左边缘C水平进入电场，在电场中沿水平方向运动并恰好从B板边缘水平飞出，虚线为其运动轧迹，g=10m/s2，sin37=0.6求：带电粒子所带电量带电粒子飞出电场时的速度多大变2：一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图，AB与电场线夹角=30，已知带电微粒的质量m=1.0107kg，电量q=1.01010C，A、B相距L=20cm。（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由。（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？ 变3：如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子( )A所受重力与电场力平衡 B电势能逐渐增加C动能逐渐增加 D做匀变速直线运动例2：如图所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强E4.0102 V/m，两板相距d16 cm，板长L30 cm.一带电荷量q1.01016C、质量m1.01022 kg 的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力，求：(1)粒子带何种电荷？(2)要使粒子恰能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0为多大？变1：如图所示，一束电子从静止开始经电压为U0的加速电场加速后，从一对平行金属板正中间射入偏转电场中，已知每个电子的电荷量为e，质量为m，偏转金属极板长为L，两极板间距为d，试求：（1）电子从加速电场飞出时的速度大小v0（2）当偏转极板间的电压为U时，电子飞出偏转电场时沿垂直偏转板面方向偏移的距离y和偏转角的正切值tan（3）要使电子能飞出偏转电场，水平金属板间的所加偏转电压U应满足什么条件？（4）当电子刚好能从平行金属板右侧边缘飞出偏转电场时，电子飞出时的速度大小v。变2：如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L0.4m，两板间距离d4103m，有一束由相同带