高考物理二轮复习学案 带电粒子在电场中的运动

（高三物理二轮学案）专题三电场和磁场第二讲带电粒子在电磁场中的运动第一课时带电粒子在电场中的运动本考点是历年高考的主干和重点，带电粒子在电场中的运动有两种情况：一是直线运动，主要考查运动学规律和动能定理；二是偏转运动，主要应用运动的合成与分解来解决。考生失分的原因主要有两种：一是不能正确分析带电粒子的受力情况，如是否考虑重力，电场力方向判断不清；二是对带电粒子在电场中的运动过程分析错误。建议对本考点重点攻坚。(一)带电粒子在电场中做直线运动的解题思路(二)利用“两个分运动”求解带电粒子在电场中的偏转问题1．把偏转运动分解为两个独立的直线运动——平行于极板的匀速直线运动，L＝v0t；垂直于极板的匀加速直线运动，a＝eq\f(qU,md)，vy＝at，偏转距离y＝eq\f(1,2)at2，速度偏转角tanθ＝eq\f(vy,v0)。2．根据动能定理，带电粒子的动能变化量ΔEk＝eq\f(y,d)Uq。(三)分时分段处理带电粒子在交变电场中的运动当粒子平行电场方向射入时，粒子可做周期性的直线运动，当粒子垂直于电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，沿电场方向的分运动可能具有周期性。典型例题1．（多选）如图所示，一带电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成30°角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用，设P点的电势为零。则下列说法正确的是()A．带电粒子带负电B．带电粒子在Q点的电势能为－UqC．此匀强电场的电场强度大小为E＝eq\f(2\r(3)U,3d)D．此匀强电场的电场强度大小为E＝eq\f(\r(3)U,3d)2．（多选）如图所示，板长为L的平行板电容器与一直流电源相连接，其极板与水平面成30°角；若带电粒子甲、乙由图中的P点射入电容器，分别沿着虚线1和2运动(虚线1为水平线，虚线2为平行且靠近上极板的直线)。下列关于带电粒子的说法正确的是()A．两粒子均做匀减速直线运动B．两粒子电势能均逐渐增加C．两粒子机械能均守恒D．若两粒子质量相同，则甲的电荷量一定比乙的电荷量大3.（多选）如图所示，质子(11H)、氘核(12H)和α粒子(24He)都沿平行板电容器的中线OO′方向，垂直于电场线射入两极板间的匀强电场中，射出后都能打在同一个与中线垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。粒子重力不计。下列推断正确的是()A．若它们射入电场时的速度相同，在荧光屏上将出现3个亮点B．若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现1个亮点C．若它们射入电场时的动量相同，在荧光屏上将出现3个亮点D．若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场，在荧光屏上将只出现1个亮点4、（多选）如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A、B板间的电势差U随时间t的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，下列说法正确的是()A．U1∶U2＝1∶2B．U1∶U2＝1∶3C．在0～2T时间内，当t＝T时电子的电势能最小D．在0～2T时间内，电子的电势能减小了eq\f(2e2T2U12,md2)巩固练习5.（多选）如图所示，P、Q为两个等量的异种电荷，以靠近电荷P的O点为原点，沿两电荷的连线建立x轴，沿直线向右为x轴正方向，一带正电的粒子从O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点，已知A点与O点关于P、Q两电荷连线的中点对称，粒子的重力忽略不计。在从O点到A点的运动过程中，下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是()6、如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子(不计重力)，以初动能Ek0从MN连线上的P点水平向右射出，在大小为E、方向竖直向下的匀强电场中运动。已知MN与水平方向成45°角，则粒子到达MN连线上的某点(未画出)时()A．所用时间为eq\f(\r(2mEk0),Eq)B．动能为3Ek0C．若P点的电势为0，则该点电势为eq\f(4Ek0,q)D．若仅增大初速度，速度与竖直方向的夹角不变7、如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)。t＝0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为eq\r(2)v0；平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用，则()A．M板电势高于N板电势B．两个粒子的电势能都增加C．粒子在两板间的加速度为a＝2D．粒子从N板下端射出的时间t＝28.在一圆柱形区域内有匀强电场，圆柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示，质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为0的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与A