高考物理二輪復(fù)習(xí) 專項(xiàng)突破 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（上）.ppt

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 上 一 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速例1例2例3例4例5例6二 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)對(duì)偏移公式的討論例7例8例992年全國(guó)7例1004年海南理綜3501年上海11 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 上 如圖所示 在真空中有一對(duì)平行金屬板 兩板間加以電壓u 兩板間有一個(gè)帶正電荷量為q的帶電粒子 它在電場(chǎng)力的作用下 由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng) 到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度有多大 帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下 電場(chǎng)力所的功w qu 設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為v 由動(dòng)能定理1 2mv2 qu 上式是從勻強(qiáng)電場(chǎng)的情況得出的 但是同樣適用非勻強(qiáng)電場(chǎng)的情況 一 帶電粒子的加速 例1 如圖示 水平放置的平行板電容器間的勻強(qiáng)電場(chǎng)正中間p點(diǎn)有一帶電粒子正好處于靜止?fàn)顟B(tài) 如果把平行帶電板瞬時(shí)改為豎直放置 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)將是 保持靜止?fàn)顟B(tài)b 從p點(diǎn)開始做自由落體運(yùn)動(dòng)c 從p點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)d 從p點(diǎn)開始做初速度為0 加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) d 例2 如圖示 一質(zhì)量為m帶電量為 q的液滴自由下落 并從小孔進(jìn)入相距為d的兩平行板電容器 液滴下落的最大深度為d 2 極板電壓為u 液滴開始下落的高度h為 a qu 2mgb qu 2mg d 2c 2mg qu d 2d qu mg d 2 解 由動(dòng)能定理 mg h d 2 qu 2 0 h qu 2mg d 2 b 例3 如圖所示 水平放置的兩平行金屬板相距h 有一質(zhì)量為m 帶電量為 q的小球在b板小孔正下方h處以初速v0豎直向上進(jìn)入兩板間 欲使小球恰好打到a板 求a b板間的電壓的絕對(duì)值是多少 解 q從b板到a板過(guò)程中 電場(chǎng)力可能做正功 也可能做負(fù)功 設(shè)ab間電壓的絕對(duì)值為u 若電場(chǎng)力做正功 則由動(dòng)能定理 qu mg h h 0 1 2mv02 u mg h h 1 2mv02 q 若電場(chǎng)力做負(fù)功 則由動(dòng)能定理 qu mg h h 0 1 2mv02 u 1 2mv02 mg h h q 綜上兩種情況 a b兩板間電壓的絕對(duì)值為 例4 如圖示 m n是水平放置的一對(duì)金屬板 其中m板的中央有一個(gè)小孔o(hù) 板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng) ab是一長(zhǎng)9l的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿 在桿上等間距地固定著10個(gè)完全相同的帶正電小球 每個(gè)小球的電荷量為q 質(zhì)量為m 相鄰小球距離為l 現(xiàn)將最下端小球置于o處 然后將ab由靜止釋放 ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持豎直 經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn) 在第四個(gè)小球進(jìn)入電場(chǎng)到第五個(gè)小球進(jìn)入電場(chǎng)這一過(guò)程中 ab做勻速運(yùn)動(dòng) 求 1 兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度e 2 上述勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v的大小 3 第幾個(gè)小球進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度恰好為0 解 1 有四個(gè)小球在電場(chǎng)中時(shí) 如圖示 由平衡條件 4qe 10mg e 2 5mg q 2 從開始到第四個(gè)小球剛好進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程 由動(dòng)能定理 10mg 3l qe 3l 2l l 1 2 10mv2 3 第n個(gè)小球剛好進(jìn)入電場(chǎng)之前的過(guò)程 由動(dòng)能定理 10mg n 1 l qel n 1 n 2 2 1 0 10mg n 1 l qel n 1 n 2 0 4qe n 1 l qel n 1 n 2 0 n 8 例5 如圖示 靜止在光滑水平面上 已經(jīng)充電的平行板電容器的極板間距為d 在板上有個(gè)小孔 電容器固定在一絕緣底座上 總質(zhì)量為m 有一質(zhì)量為m的帶正電鉛丸對(duì)準(zhǔn)小孔水平向左運(yùn)動(dòng) 重力不計(jì) 鉛丸進(jìn)入電容器后 距左邊最小距離為d 2 求此時(shí)電容器已移過(guò)的距離 解 鉛丸進(jìn)入電容器后 鉛丸和電容器之間有相互作用的電場(chǎng)力 電容器做勻加速運(yùn)動(dòng) 鉛丸做勻減速運(yùn)動(dòng) 距左邊最小距離為d 2時(shí) 跟電容器相對(duì)靜止 速度為v 由動(dòng)量守恒定律mv0 m m v 電容器做勻加速運(yùn)動(dòng) s vt 2 鉛丸做勻減速運(yùn)動(dòng) s d 2 v0 v t 2 解以上三式得s 1 2md m m 例6如圖示 a b為平行金屬板 兩板的中央各有一個(gè)小孔m和n k閉合時(shí) 今有一帶電質(zhì)點(diǎn) 自a板上方相距為h的p點(diǎn)由靜止自由下落 p m n在同一豎直線上 空氣阻力忽略不計(jì) 到達(dá)n孔時(shí)速度恰好為零 然后沿原路返回 若保持兩極板間的電壓不變 則 a 把a(bǔ)板向上平移一小段距離 質(zhì)點(diǎn)自p點(diǎn)自由下落仍能返回b 把a(bǔ)板向下平移一小段距離 質(zhì)點(diǎn)自p點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)n孔繼續(xù)下落c 把b板向上平移一小段距離 質(zhì)點(diǎn)自p點(diǎn)自由下落后仍能返回d 把b板向下平移一小段距離 質(zhì)點(diǎn)自p點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)n孔 繼續(xù)下落 解 原來(lái) ek mg h d qu 0 a板平移 h d不變 ek 0 b板向上平移 ek mg h d qu 0 b板向下平移 ek mg h d qu 0 acd 若k閉合后斷開 如何 e不變 ab正確 二 帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 如圖所示 在真空中水平放置一對(duì)金屬板y和y 板間距離為d 在兩板間加以電壓u 兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為e u d 現(xiàn)有一電荷量為 q的帶電粒子以水平速度v0射入電場(chǎng)中 帶電粒子在初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)l v0tt l v0 帶電粒子在電場(chǎng)力方向做勻加速運(yùn)動(dòng) 帶電粒子通過(guò)電場(chǎng)的側(cè)移 偏向角 對(duì)于不同的帶電粒子 1 若以相同的速度射入 則y q m 2 若以相同的動(dòng)能射入 則y q 3 若以相同的動(dòng)量射入 則y qm 4 若經(jīng)相同電壓u0加速后射入 則 y與qm無(wú)關(guān) 隨加速電壓的增大而減小 隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大 對(duì)偏移公式的討論 例7 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí) 除電場(chǎng)力外不計(jì)其它力的作用 a 電勢(shì)能增加 動(dòng)能增加b 電勢(shì)能減小 動(dòng)能增加c 電勢(shì)能和動(dòng)能都不變d 上述結(jié)論都不正確 b 例8 電子以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 現(xiàn)增大兩板間的電壓 但仍使電子能夠穿過(guò)平行板間 則電子穿越平行板所需要的時(shí)間 a 隨電壓的增大而減小b 隨電壓的增大而增大c 加大兩板間距離 時(shí)間將減小d 與電壓及兩板間距離均無(wú)關(guān) d 例9 如圖所示 質(zhì)量為m 帶電量為q的離子以v0的速度 沿與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向從a點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng) 并從另一側(cè)b點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150 角飛出 則a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少 解 電子做類平拋運(yùn)動(dòng)a qe m 由速度分解 vy2 2ay 2qey m 3v02 v0 1992年全國(guó)7 如圖 電子在電勢(shì)差為u1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng) 然后射入電勢(shì)差為u2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中 入射方向跟極板平行 整個(gè)裝置處在真空中 重力可忽略 在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下 下述四種情況中 一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是 a u1變大 u2變大 b u1變小 u2變大 c u1變大 u2變小 d u1變小 u2變小 解 b 例10 兩平行金屬板之間存在勻強(qiáng)電場(chǎng) 一帶電粒子以初動(dòng)能ek沿垂直電力線方向飛入 飛離電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為初動(dòng)能的2倍 若同一帶電粒子初速度增加1倍 那么 它飛出電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為 ek 解 設(shè)初速度為v0 偏移為y 由動(dòng)能定理f y ek 2ek ek ek 若初速度為2v0 偏移為y 則y 0 25y 由動(dòng)能定理f y ek ek 4ek 0 25ek ek 4 25ek 4 25 04年海南理綜35 圖5為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖 相距為d長(zhǎng)度為l的平行板a b加上電壓后 可在a b之間的空間中 設(shè)為真空 產(chǎn)生電場(chǎng) 設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng) 在ab左端距a b等距離處的o點(diǎn) 有一電量為 q 質(zhì)量為m的粒子以初速沿水平方向 與a b板平行 射入 如圖 不計(jì)重力 要使此粒子能從c處射