高三第一輪復(fù)習(xí)電容器和帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、第3講 電容器與電容 帶電粒子 在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 電容器與電容電容器與電容1.1.電容器電容器(1)(1)組成：由兩個(gè)彼此組成：由兩個(gè)彼此_又相互靠近的導(dǎo)體組成又相互靠近的導(dǎo)體組成. .(2)(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電荷量的帶電量：一個(gè)極板所帶電荷量的_._.絕緣絕緣絕對(duì)值絕對(duì)值(3)(3)電容器的充、放電電容器的充、放電. .充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的的_，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能. .放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中_轉(zhuǎn)

2、化為其他形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. .異種電荷異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能2.2.電容電容(1)(1)定義定義: :電容器所帶的電容器所帶的 與電容器兩極板間與電容器兩極板間的電勢(shì)差的電勢(shì)差U的比值的比值. .(2)(2)定義式：定義式： ( (此式為比值定義式此式為比值定義式) ) (3)(3)單位：法拉單位：法拉(F)(F)，1F=_F=_pF.1F=_F=_pF. (4)(4)物理意義物理意義: :表示電容器表示電容器 本領(lǐng)大小的物理量本領(lǐng)大小的物理量(5)(5)電容與電壓、電荷量的關(guān)系電容與電壓、電荷量的關(guān)系. .電容電容C C的大小由電容器本身結(jié)構(gòu)決定，與電壓、電荷量的大小由電容器本身結(jié)構(gòu)

3、決定，與電壓、電荷量_._.不隨不隨Q Q變化，也不隨電壓變化變化，也不隨電壓變化. .由由 可推出可推出10106 610101212無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)QCUQC.UUQC 電荷量電荷量Q容納電荷容納電荷3.3.平行板電容器及其電容平行板電容器及其電容(1)(1)影響因素：平行板電容器的電容與影響因素：平行板電容器的電容與_成正比，與介質(zhì)的成正比，與介質(zhì)的_成正比，與成正比，與_成反比成反比. .(2)(2)決定式：決定式： k k為靜電力常量為靜電力常量. .正對(duì)面積正對(duì)面積介電常數(shù)介電常數(shù)兩板間的距離兩板間的距離_，rSC4 kd1.1.平行板電容器動(dòng)態(tài)問題分析的理論依據(jù)平行板電容器動(dòng)態(tài)問題分析的

4、理論依據(jù)(1)(1)平行板電容器的電容平行板電容器的電容C C與板距與板距d d、正對(duì)面積、正對(duì)面積S S、介質(zhì)介電常、介質(zhì)介電常數(shù)數(shù)r r間的關(guān)系間的關(guān)系(2)(2)平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以場(chǎng)強(qiáng)平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以場(chǎng)強(qiáng)(3)(3)電容器所帶電荷量電容器所帶電荷量Q=CU.Q=CU.(4)(4)由以上三式得由以上三式得 該式為平行板電容器極板間勻強(qiáng)該式為平行板電容器極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的決定式電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的決定式, ,常通過常通過 來(lái)分析場(chǎng)強(qiáng)的變化來(lái)分析場(chǎng)強(qiáng)的變化. .rSC.4 kdUE.dr4k QES，QS2.2.兩類動(dòng)態(tài)問題分析比較兩類動(dòng)態(tài)問題分析比較(1)(1)第一

5、類動(dòng)態(tài)變化：兩極板間電壓第一類動(dòng)態(tài)變化：兩極板間電壓U U恒定不變恒定不變充電后與電充電后與電池兩極相連池兩極相連電容器兩極板電容器兩極板間的電壓不變間的電壓不變d d變大變大C C變小變小 S S變大變大C C變大變大 r r變大變大C C變大變大 U U不變不變Q Q變小變小 U U不變不變Q Q變大變大 U U不變不變Q Q變大變大 U U不變，不變，d d變變大，大，E E變小變小U U不變，不變，d d不不變，變，E E不變不變U U不變，不變，d d不不變，變，E E不變不變(2)(2)第二類動(dòng)態(tài)變化：電容器所帶電荷量第二類動(dòng)態(tài)變化：電容器所帶電荷量Q Q恒定不變恒定不變充電后與電

6、充電后與電池兩極斷開池兩極斷開 電容器兩極板電電容器兩極板電荷量保持不變荷量保持不變 S S變大變大C C變大變大 r r變大變大C C變大變大 d d變大變大C C變小變小 Q Q不變不變U U變小變小 Q Q不變不變U U變小變小 Q Q不變不變U U變大變大 U U變小，變小，d d不不變，變，E E變小變小U U變小，變小，d d不不變，變，E E變小變小U U變大，變大，d d變變大，大，E E不變不變?nèi)鐖D如圖, ,一個(gè)電容器與電池相連，增大電容一個(gè)電容器與電池相連，增大電容器兩極板間的距離，則下列說(shuō)法中正確器兩極板間的距離，則下列說(shuō)法中正確的是的是( )( )A.A.電容器電容增大

7、電容器電容增大B.B.電容器極板電量增加電容器極板電量增加C.C.在增大極板間距離過程中，電路中電流方向如題在增大極板間距離過程中，電路中電流方向如題圖所示圖所示D.D.原來(lái)靜止在電容器極板間的電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)原來(lái)靜止在電容器極板間的電荷將向上加速運(yùn)動(dòng) C C【解析解析】選選C.C.根據(jù)根據(jù) 得：得：d d增大，電增大，電容容C C減小，又電壓減小，又電壓U U恒定，所以電荷量恒定，所以電荷量Q Q減小，電容器減小，電容器放電，電場(chǎng)強(qiáng)度放電，電場(chǎng)強(qiáng)度E E減小，原來(lái)靜止的電容器極板間的減小，原來(lái)靜止的電容器極板間的電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)電荷將向下加速運(yùn)動(dòng), ,故答案為故答案為C.C.rSCQ C

8、U4 kd和 平行板電容器動(dòng)態(tài)問題分析平行板電容器動(dòng)態(tài)問題分析【例證例證1 1】如圖所示，平行板電容器如圖所示，平行板電容器ABAB兩兩極板水平放置，極板水平放置，A A在上方，在上方，B B在下方，現(xiàn)將在下方，現(xiàn)將其和理想二極管串聯(lián)接在電源上，已知其和理想二極管串聯(lián)接在電源上，已知A A和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦?，一帶電小球沿和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦?，一帶電小球沿ABAB中心水平射入，打在中心水平射入，打在B B極板上的極板上的N N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過上下移動(dòng)現(xiàn)通過上下移動(dòng)A A板來(lái)改變兩極板板來(lái)改變兩極板ABAB間距間距( (兩極板

9、仍平行兩極板仍平行) )，則，則下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )( )A.A.若小球帶正電，當(dāng)若小球帶正電，當(dāng)ABAB間距增大時(shí)，小球打在間距增大時(shí)，小球打在N N的左側(cè)的左側(cè)B.B.若小球帶正電，當(dāng)若小球帶正電，當(dāng)ABAB間距減小時(shí)，小球打在間距減小時(shí)，小球打在N N的左側(cè)的左側(cè)C.C.若小球帶負(fù)電，當(dāng)若小球帶負(fù)電，當(dāng)ABAB間距減小時(shí)，小球可能打在間距減小時(shí)，小球可能打在N N的右側(cè)的右側(cè)D.D.若小球帶負(fù)電，當(dāng)若小球帶負(fù)電，當(dāng)ABAB間距增大時(shí)，小球可能打在間距增大時(shí)，小球可能打在N N的左側(cè)的左側(cè) A.A.若小球帶正電，當(dāng)若小球帶正電，當(dāng)ABAB間距增大時(shí)，小球打在間距增大時(shí)，小

10、球打在N N的左側(cè)的左側(cè)B.B.若小球帶正電，當(dāng)若小球帶正電，當(dāng)ABAB間距減小時(shí)，小球打在間距減小時(shí)，小球打在N N的左側(cè)的左側(cè)C.C.若小球帶負(fù)電，當(dāng)若小球帶負(fù)電，當(dāng)ABAB間距減小時(shí)，小球可能打在間距減小時(shí)，小球可能打在N N的右側(cè)的右側(cè)D.D.若小球帶負(fù)電，當(dāng)若小球帶負(fù)電，當(dāng)ABAB間距增大時(shí)，小球可能打在間距增大時(shí)，小球可能打在N N的左側(cè)的左側(cè)【解題指南解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)(1)二極管的單向?qū)щ娦詫?duì)電路的影響二極管的單向?qū)щ娦詫?duì)電路的影響. .(2)(2)小球電性對(duì)小球加速度大小變化的影響小球電性對(duì)小球加速度大小變化的影響. .(3)

11、(3)小球的水平位移與小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系小球的水平位移與小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系. .【自主解答自主解答】選選B B、C.C.當(dāng)板間距增大時(shí)，由當(dāng)板間距增大時(shí)，由 可知，電可知，電容器的電容將變小容器的電容將變小, ,因二極管的存在，電容器上的電量將保持因二極管的存在，電容器上的電量將保持不變，由不變，由 可知，板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，因此可知，板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，因此板間距增大時(shí)，不影響小球打在板間距增大時(shí)，不影響小球打在B B板上的位置，板上的位置，A A、D D均錯(cuò)誤；均錯(cuò)誤；若板間距減小，則電容器的電容若板間距減小，則電容器的電容C C增大，電源通過二極管給電增大，電源通過二極管給電容器充電，電容器

12、的帶電量增加，兩板間的電壓不變?nèi)萜鞒潆姡娙萜鞯膸щ娏吭黾?，兩板間的電壓不變, ,此時(shí)板此時(shí)板間電場(chǎng)強(qiáng)度將增大，若小球帶正電，由間電場(chǎng)強(qiáng)度將增大，若小球帶正電，由mg+Eq=mamg+Eq=ma， 可可知，小球的加速度變大，小球打在知，小球的加速度變大，小球打在B B板上的時(shí)間板上的時(shí)間t t變小，由變小，由x=vx=v0 0t t知，小球?qū)⒙湓谥∏驅(qū)⒙湓贜 N的左側(cè)，的左側(cè)，B B正確；若小球帶負(fù)電，由正確；若小球帶負(fù)電，由mg-mg-Eq=ma, Eq=ma, 可知，小球加速度變小，小球打在可知，小球加速度變小，小球打在B B板上的時(shí)間板上的時(shí)間t t變大，變大，由由x=vx=v0 0

13、t t可知，小球?qū)⒙湓诳芍?，小球?qū)⒙湓贜 N的右側(cè)，的右側(cè)，C C正確正確. .rSC4 kdrUQQ 4 kEdCdS21yat2【互動(dòng)探究互動(dòng)探究】在在【例證例證1 1】中，若去掉電路中的二極管，則正中，若去掉電路中的二極管，則正確的選項(xiàng)是確的選項(xiàng)是( )( )【解析解析】選選B B、C C、D.D.如上述例題分析，當(dāng)板間距離變小時(shí)，二如上述例題分析，當(dāng)板間距離變小時(shí)，二極管的存在并沒有起到作用，故極管的存在并沒有起到作用，故B B、C C仍正確；若板間距離變?nèi)哉_；若板間距離變大，因板間電壓不變，板間電場(chǎng)強(qiáng)度將變小，若小球帶正電，大，因板間電壓不變，板間電場(chǎng)強(qiáng)度將變小，若小球帶正電，由由

14、mg+Eq=ma, mg+Eq=ma, 可得小球打在可得小球打在B B板上的時(shí)間增大，由板上的時(shí)間增大，由x=vx=v0 0t t可知，小球打在可知，小球打在N N的右側(cè)，的右側(cè)，A A錯(cuò)誤；若小球帶負(fù)電，由錯(cuò)誤；若小球帶負(fù)電，由mg-Eq=ma,mg-Eq=ma, 可知，小球打在可知，小球打在B B板上的時(shí)間減小，由板上的時(shí)間減小，由x=vx=v0 0t t知，小球知，小球打在打在N N的左側(cè)，的左側(cè)，D D正確正確. .21yat221yat2【總結(jié)提升總結(jié)提升】分析電容器動(dòng)態(tài)問題時(shí)應(yīng)注意的問題分析電容器動(dòng)態(tài)問題時(shí)應(yīng)注意的問題(1)(1)先確定電容器的不變量先確定電容器的不變量(Q(Q或或

15、U).U).(2)(2)只有當(dāng)電容器的電量發(fā)生變化時(shí)，電容器支路上才有只有當(dāng)電容器的電量發(fā)生變化時(shí)，電容器支路上才有充電或放電電流充電或放電電流. .(3)(3)若電路中有二極管，其單向?qū)щ娦詫⒂绊戨娙萜鞒潆娙綦娐分杏卸O管，其單向?qū)щ娦詫⒂绊戨娙萜鞒潆娀蚍烹娀蚍烹? .(4)(4)電容器電量不變時(shí)，改變板間距將不引起板間電場(chǎng)強(qiáng)電容器電量不變時(shí)，改變板間距將不引起板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化度的變化. .【例例2 2】 如圖所示如圖所示, ,一平行板電容器充電后與電源斷開一平行板電容器充電后與電源斷開, ,負(fù)極負(fù)極 板接地板接地, ,在兩極板間有一正電荷在兩極板間有一正電荷( (電荷量很小電荷量很小)

16、)固定在固定在P點(diǎn)點(diǎn). .以以E 表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng), ,U表示電容器的電壓表示電容器的電壓, ,Ep p表示正電荷在表示正電荷在P 點(diǎn)的電勢(shì)能點(diǎn)的電勢(shì)能. .若保持負(fù)極板不動(dòng)若保持負(fù)極板不動(dòng), ,將正極板移到圖中虛線所示將正極板移到圖中虛線所示 位置位置, ,則則 ( )( ) A. A.U變小變小, ,E不變不變 B.B.E變大變大, ,Ep p不變不變 C.C.U變大變大, ,Ep p不變不變 D.D.U不變不變, ,Ep p不變不變思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 解決平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問題解決平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問題, ,首先要抓住不首先要抓住不變量變量, ,然后利用物理量之

17、間的關(guān)系求解然后利用物理量之間的關(guān)系求解, ,本題不變量是電容器的本題不變量是電容器的電荷量電荷量. .解析解析 將正極板移到圖中虛線所示的位置時(shí)將正極板移到圖中虛線所示的位置時(shí), ,電容變大電容變大, ,根據(jù)根據(jù)恒定恒定, ,則場(chǎng)強(qiáng)則場(chǎng)強(qiáng)E不變不變; ;由于場(chǎng)強(qiáng)由于場(chǎng)強(qiáng)E不變不變, ,P點(diǎn)與下極板電勢(shì)差點(diǎn)與下極板電勢(shì)差U= =Ed不變不變, ,所以所以P點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電勢(shì) 不變不變, ,Ep p不變不變. .由以上分析可知選項(xiàng)由以上分析可知選項(xiàng)A A正正確確.(.(對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)E的分析的分析, ,不能直接利用不能直接利用E= = 分析分析, ,因?yàn)橐驗(yàn)閁減小減小, ,d也減小也減小, ,無(wú)法確

18、定無(wú)法確定E的變化的變化).).答案答案 A AS，QSQkCdQdUE，U，QUQC不變由于又變小不變可知,4；dUP【拓展探究拓展探究】 例例2 2中中, ,若保持正極板不動(dòng)若保持正極板不動(dòng), ,將負(fù)極將負(fù)極板向上平移一定距離板向上平移一定距離, ,結(jié)論如何結(jié)論如何? ?解析解析 負(fù)極板向上平移負(fù)極板向上平移, ,電容變大電容變大, ,由由C= = 可知可知, ,U變小變小; ;又又 則則E不變不變; ;P點(diǎn)與下極板電勢(shì)差點(diǎn)與下極板電勢(shì)差U= =Ed, ,d變小變小, ,故故U變變小小, ,即即 變小變小, ,Ep p變小變小. .答案答案 A AUQ不變不變由于SQSQkCdQdUE,4

19、P規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)變式練習(xí)變式練習(xí)2 2 如圖如圖4 4所示所示, ,用電池對(duì)電容器充電用電池對(duì)電容器充電, ,電路電路a a、b b之間之間接有一靈敏電流表接有一靈敏電流表, ,兩極板之間有一個(gè)電荷兩極板之間有一個(gè)電荷q q處于靜止?fàn)顟B(tài)處于靜止?fàn)顟B(tài). .現(xiàn)將兩極板的間距變大現(xiàn)將兩極板的間距變大, ,則則 ( )( )A.A.電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)B.B.電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)C.C.電流表中將有從電流表中將有從a a到到b b的電流的電流D.D.電流表中將有從電流表中將有從b b到到a a的電流的電流圖圖4 4BD BD 解析解析 充電后電容器的上極板充電后電容器

20、的上極板A帶正電帶正電. .不斷開電源不斷開電源, ,增大兩增大兩板間距板間距, ,U不變、不變、d增大增大. .由由E= = 知兩極板間場(chǎng)強(qiáng)減小知兩極板間場(chǎng)強(qiáng)減小. .場(chǎng)強(qiáng)減小場(chǎng)強(qiáng)減小會(huì)使電荷會(huì)使電荷q受到的電場(chǎng)力減小受到的電場(chǎng)力減小, ,電場(chǎng)力小于重力電場(chǎng)力小于重力, ,合力向下合力向下, ,電荷電荷q向下加速運(yùn)動(dòng)向下加速運(yùn)動(dòng). .由由C= = 知電容知電容C減小減小. .由由Q= =CU知極板所帶知極板所帶電荷量減少電荷量減少. .會(huì)有一部分電荷返回電源會(huì)有一部分電荷返回電源, ,形成逆時(shí)針方向的電流形成逆時(shí)針方向的電流, ,電流表中將會(huì)有由電流表中將會(huì)有由b到到a的電流的電流, ,選項(xiàng)

21、選項(xiàng)B B、D D正確正確. .答案答案 BDBDdUkdS4題型題型3 3 帶電粒子在板間運(yùn)動(dòng)問題分析帶電粒子在板間運(yùn)動(dòng)問題分析【例例3 3】 下述為一個(gè)觀察帶電粒子在平行板電容器板間電場(chǎng)下述為一個(gè)觀察帶電粒子在平行板電容器板間電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀況的實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)動(dòng)狀況的實(shí)驗(yàn). .現(xiàn)進(jìn)行下述操作現(xiàn)進(jìn)行下述操作: :第一步第一步, ,給如圖給如圖5 5所示真空中水平放置的所示真空中水平放置的平行板電容器充電平行板電容器充電, ,讓讓A、B兩極板帶上兩極板帶上一定的電荷量一定的電荷量, ,使得一個(gè)帶電油滴使得一個(gè)帶電油滴P在兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中恰在兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中恰能保持靜止?fàn)顟B(tài)能保持靜止?fàn)顟B(tài). .第二

22、步第二步, ,給電容器繼續(xù)充電使其電荷量突然增加給電容器繼續(xù)充電使其電荷量突然增加Q1 1, ,讓油滴讓油滴開始豎直向上運(yùn)動(dòng)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)t秒秒. .第三步第三步, ,在上一步基礎(chǔ)上使電容器突然放電在上一步基礎(chǔ)上使電容器突然放電Q2 2, ,觀察到又經(jīng)觀察到又經(jīng)2 2t秒后秒后, ,油滴剛好回到原出發(fā)點(diǎn)油滴剛好回到原出發(fā)點(diǎn). .設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中未與極設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中未與極板接觸板接觸. .求求Q1 1和和Q2 2的比值的比值. .圖圖5 5解析解析 設(shè)油滴質(zhì)量為設(shè)油滴質(zhì)量為m, ,帶電荷量為帶電荷量為q, ,電容器板間距離為電容器板間距離為d, ,電容量為電容量為C. .在第一步過程中在

23、第一步過程中, ,設(shè)電容器的電荷量為設(shè)電容器的電荷量為Q, ,板間電板間電壓為壓為U0 0, ,場(chǎng)強(qiáng)為場(chǎng)強(qiáng)為E0 0. .受力情況如下圖受力情況如下圖(1)(1)所示所示. .由題意得由題意得qE0 0= =mg CdQqmgdUECQU得由000在第二步過程中在第二步過程中, ,設(shè)板間電壓為設(shè)板間電壓為U1 1, ,場(chǎng)強(qiáng)為場(chǎng)強(qiáng)為E1 1, ,油滴的加速度大小油滴的加速度大小為為a1 1, ,t t s s末的速度為末的速度為v1 1, ,位移為位移為x, ,受力情況如圖受力情況如圖(2)(2)所示所示. .U1 1=(=(Q+Q1 1)/)/C E1 1= =U1 1/ /d qE1 1-

24、-mg= =ma1 1 x= = a1 1t2 2 v1 1= =a1 1t 在第三步過程中在第三步過程中, ,設(shè)板間電壓為設(shè)板間電壓為U2 2, ,場(chǎng)強(qiáng)為場(chǎng)強(qiáng)為E2 2, ,油滴的加速度大小油滴的加速度大小為為a2 2, ,受力情況如圖受力情況如圖(3)(3)所示所示. . 21dUECQQQU22212答案答案【評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】 本題共本題共2323分分. .其中其中 式各式各2 2分分, , 式各式各1 1分分. .【名師導(dǎo)析名師導(dǎo)析】 高考命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理高考命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理方法的考查方法的考查, ,上述樣題就是通過對(duì)電場(chǎng)中的帶電粒子多運(yùn)動(dòng)過上述樣

25、題就是通過對(duì)電場(chǎng)中的帶電粒子多運(yùn)動(dòng)過94)2(2122122122QQtatvxmaqEmg由以上各式可得94程的考查程的考查, ,間接考查了同學(xué)們綜合分析問題的能力間接考查了同學(xué)們綜合分析問題的能力. .解決這類解決這類問題的關(guān)鍵是要掌握基本運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問題的關(guān)鍵是要掌握基本運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn). .中學(xué)物理常見的基本運(yùn)中學(xué)物理常見的基本運(yùn)動(dòng)有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周動(dòng)有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)等, ,這些基本運(yùn)動(dòng)中的任何兩種運(yùn)動(dòng)都可以構(gòu)成一個(gè)多運(yùn)這些基本運(yùn)動(dòng)中的任何兩種運(yùn)動(dòng)都可以構(gòu)成一個(gè)多運(yùn)動(dòng)過程問題動(dòng)過程問題, ,所以復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)此類型的訓(xùn)練

26、所以復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)此類型的訓(xùn)練, ,以提高分析和以提高分析和解決問題的能力解決問題的能力. .考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.1.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場(chǎng)力對(duì)帶帶電粒子在電場(chǎng)中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子電粒子做的功等于帶電粒子_的增量的增量. .(1)(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中：(2)(2)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：動(dòng)能動(dòng)能W qEd qU _.22011mvmv22W qU _.22011mvmv22例例1.在一個(gè)水平面上建立在一個(gè)水平面上建立x軸，在

27、過原點(diǎn)軸，在過原點(diǎn)O右側(cè)空間有右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小大小E6105 N/C，方向，方向與與x軸正方向相同，在軸正方向相同，在O處處放一個(gè)電荷量放一個(gè)電荷量q5108 C C質(zhì)量質(zhì)量m m0.010 kg0.010 kg的帶負(fù)電絕緣物塊物塊與水平的帶負(fù)電絕緣物塊物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.20.2，沿，沿x x軸正方向給物塊軸正方向給物塊一個(gè)初速度一個(gè)初速度v v0 02 m/s2 m/s，如圖所示，求：，如圖所示，求：(1)(1)物塊最終停止時(shí)的位置；物塊最終停止時(shí)的位置；( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) )(2)(2)物塊

28、在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量物塊在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量解析解析(1)第一個(gè)過程：物塊向右做勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為第一個(gè)過程：物塊向右做勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為零零FfmgFqEFfFma2as1v02s10.4 m第二個(gè)過程：物塊向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)過程：物塊向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，離開電場(chǎng)后再做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止離開電場(chǎng)后再做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止由動(dòng)能定理得：由動(dòng)能定理得：Fs1Ff(s1s2)0得得s20.2 m，則物塊停止在原點(diǎn)，則物塊停止在原點(diǎn)O左側(cè)左側(cè)0.2 m處處(2)物塊在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量物塊在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量EWf2mgs10.016 J. 例例2.如圖所示，水平放

29、置的如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距兩平行板相距h，上板，上板A帶正電帶正電現(xiàn)有質(zhì)量為現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的小球在的小球在B板下方距離為板下方距離為H處，以初速度處，以初速度v0豎直豎直向上從向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好打到小球剛好打到A板，板，A、B間電勢(shì)差間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥小球先在重力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，小球先在重力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，后在重力和電場(chǎng)力共同作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)后在重力和電場(chǎng)力共同作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)法一：法一：小球運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)過程，在小球運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)過程，在B板下方時(shí)僅受重力作用

30、，板下方時(shí)僅受重力作用，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)后受向下的電場(chǎng)力和重力作用，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)后受向下的電場(chǎng)力和重力作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到做勻減速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到B板時(shí)速度為板時(shí)速度為vB.對(duì)第一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程：對(duì)第一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程：vB2v022gH 對(duì)第二個(gè)運(yùn)動(dòng)過程：加速度為對(duì)第二個(gè)運(yùn)動(dòng)過程：加速度為a按題意，按題意，h為減速運(yùn)動(dòng)的最大位移，故有為減速運(yùn)動(dòng)的最大位移，故有h ，整理得，整理得vB22gh 聯(lián)立聯(lián)立兩式解得兩式解得hE由平行板電容器內(nèi)部勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，由平行板電容器內(nèi)部勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，易知易知UABhE，故有，故有UAB法二：法二：對(duì)

31、小球的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理得對(duì)小球的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理得mg(Hh)qUAB mv02解得：解得：UAB2.2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)(1)研究條件：帶電粒子研究條件：帶電粒子_于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng). .(2)(2)處理方法：類似于處理方法：類似于_，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法成與分解的方法. .沿初速度方向做沿初速度方向做_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng). .沿電場(chǎng)方向做初速度為零的沿電場(chǎng)方向做初速度為零的_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng). .垂直垂直平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線222yFa_ma.t_11 qUb.yatt ,22

32、 md2mdytqU1yat_2vtan_v 0加速度：能飛出平行板電容器：運(yùn)動(dòng)時(shí)間打在平行極板上：離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量：離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角正切：qEmq Um dv0l22qU2mv d0l2qUmv d0l1.1.帶電粒子在電場(chǎng)中的重力問題帶電粒子在電場(chǎng)中的重力問題(1)(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除粒子、離子等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力( (但并不忽略質(zhì)量但并不忽略質(zhì)量).).(2)(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，

33、一般都不能忽略重有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力力. .3帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題分析帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題分析(1)粒子的偏轉(zhuǎn)角問題粒子的偏轉(zhuǎn)角問題已知電荷情況及初速度如圖已知電荷情況及初速度如圖633所示，設(shè)帶電粒子質(zhì)量為所示，設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為，帶電荷量為q，以速度，以速度v0垂直垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電壓為偏轉(zhuǎn)電壓為U1.若粒子飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為若粒子飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為，則，則tan ，式，式中中vyat ，vxv0，代入得，代入得tan 結(jié)論：動(dòng)能一定時(shí)結(jié)論：動(dòng)能一定時(shí)tan與與q成正比，電荷量相同時(shí)成正比，

34、電荷量相同時(shí)tan與與動(dòng)能成反比動(dòng)能成反比圖圖6332.2.粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論(1)(1)以初速度以初速度v v0 0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng). .作粒子速度的反向延長(zhǎng)線，設(shè)交于作粒子速度的反向延長(zhǎng)線，設(shè)交于O O點(diǎn)，點(diǎn)，O O點(diǎn)與電場(chǎng)點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為邊緣的距離為x x，則，則結(jié)論：粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就像是從極板間結(jié)論：粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就像是從極板間的的 處沿直線射出處沿直線射出. .2210qU11yat()22 mdvl2201201mv dqUxy cot2dmvqU2lll2l(2)(2)經(jīng)加速電場(chǎng)加速再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)：若不

35、同的帶電經(jīng)加速電場(chǎng)加速再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)：若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓U U0 0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的，可推得偏移量：場(chǎng)的，可推得偏移量： 偏轉(zhuǎn)角正切：偏轉(zhuǎn)角正切：結(jié)論：無(wú)論帶電粒子的結(jié)論：無(wú)論帶電粒子的m m、q q如何，只要經(jīng)過同一加如何，只要經(jīng)過同一加速電場(chǎng)加速，再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們飛出速電場(chǎng)加速，再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們飛出的偏移量的偏移量y y和偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角都是相同的，也就是軌跡完全都是相同的，也就是軌跡完全重合重合. .210Uy,4U dl10Utan2U dl圖圖635A偏轉(zhuǎn)角度相同偏轉(zhuǎn)角度相同B偏轉(zhuǎn)距離相同偏轉(zhuǎn)距離

36、相同C運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 D動(dòng)能相同動(dòng)能相同AB如圖所示，質(zhì)子、氘核和粒子都沿平行板電容器兩板中線OO方向垂直于電場(chǎng)線射入板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，射出后都打在同一個(gè)與 OO垂直的熒光屏上，使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.若它們射入電場(chǎng)時(shí)速度相等，熒光屏上將出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)B.若它們射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量(mv)相等，在熒光屏上將只出現(xiàn)2個(gè)亮點(diǎn)C.若它們是由同一個(gè)電場(chǎng)從靜止加速后射入此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn) D.若它們射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等，在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn)UU0vOO C 3.3.如圖所示，有一帶電粒子如圖所示，有一帶電粒子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )貼貼著著A A板沿水

37、平方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為壓為U U1 1時(shí)，帶電粒子沿軌跡從兩板右端連時(shí)，帶電粒子沿軌跡從兩板右端連線的中點(diǎn)飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為線的中點(diǎn)飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U U2 2時(shí)，帶電粒子沿軌跡落到時(shí)，帶電粒子沿軌跡落到B B板中間板中間. .設(shè)粒子兩次射入電場(chǎng)的水平速度相同，則電壓設(shè)粒子兩次射入電場(chǎng)的水平速度相同，則電壓U U1 1、U U2 2之比為之比為( )( )A.18 B.14 C.12 D.11A.18 B.14 C.12 D.11【解析解析】選選A.A.由題意可知，由題意可知，由以上兩式可推導(dǎo)出：由以上兩式可推導(dǎo)出：U U1 1UU2 2=18=1

38、8，故，故A A正確正確. .22120Uqd11Lat222 dm v，2220L()U q12d2 dmv，A A 如圖所示，豎直放置的平行金屬板帶等量異種電荷，如圖所示，豎直放置的平行金屬板帶等量異種電荷，一帶電微粒沿圖中直線從一帶電微粒沿圖中直線從a a向向b b運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是的是( )( ) A. A.微粒做勻速運(yùn)動(dòng)微粒做勻速運(yùn)動(dòng) B.B.微粒做勻加速運(yùn)動(dòng)微粒做勻加速運(yùn)動(dòng)C.C.微粒電勢(shì)能增大微粒電勢(shì)能增大 D.D.微粒動(dòng)能減小微粒動(dòng)能減小【解析解析】選選C C、D.D.微粒沿微粒沿abab直線運(yùn)動(dòng)，其重力與電場(chǎng)直線運(yùn)動(dòng)，其重力與電場(chǎng)力的合力沿力的合力沿

39、baba方向，電場(chǎng)力水平向左，做負(fù)功，電勢(shì)方向，電場(chǎng)力水平向左，做負(fù)功，電勢(shì)能增大，能增大，C C正確；合力與運(yùn)動(dòng)方向相反，微粒做勻減正確；合力與運(yùn)動(dòng)方向相反，微粒做勻減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小，速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小，D D正確，正確，A A、B B均錯(cuò)誤均錯(cuò)誤. .CD CD 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)【例證例證2 2】如圖所示，真空中水平放置如圖所示，真空中水平放置的兩個(gè)相同極板的兩個(gè)相同極板Y Y和和YY長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L，相距，相距d d，足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距b.b.在兩在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U UYYYY，一束質(zhì)量，一束質(zhì)量

40、為為m m、帶電量為、帶電量為+q+q的粒子的粒子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )從兩板左側(cè)中點(diǎn)從兩板左側(cè)中點(diǎn)A A以初以初速度速度v v0 0沿水平方向射入電場(chǎng)且能穿出沿水平方向射入電場(chǎng)且能穿出. .(1)(1)證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩板間的中心板間的中心O O點(diǎn)；點(diǎn)；(2)(2)求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U UYYYY的范圍；的范圍；(3)(3)求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度. .【解題指南解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)(1)兩板間所加的電壓的最大值

41、對(duì)應(yīng)粒子恰好沿板兩板間所加的電壓的最大值對(duì)應(yīng)粒子恰好沿板的邊緣飛出的情況的邊緣飛出的情況. .(2)(2)屏上粒子所能到達(dá)的最大長(zhǎng)度為粒子沿上、下屏上粒子所能到達(dá)的最大長(zhǎng)度為粒子沿上、下板邊緣到達(dá)屏上的位置間距板邊緣到達(dá)屏上的位置間距. . 【自主解答自主解答】(1)(1)設(shè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為設(shè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為a a，離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為，離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y y，沿電場(chǎng)方向的速，沿電場(chǎng)方向的速度為度為v vy y，偏轉(zhuǎn)角為，偏轉(zhuǎn)角為，其反向延長(zhǎng)線通過，其反向延長(zhǎng)線通過O O點(diǎn)，點(diǎn)，O O點(diǎn)點(diǎn)與板右端的水平距離為與板右端的水平距離為x x，則有則有 L=vL

42、=v0 0t t v vy y=at=at21yat2 聯(lián)立可得聯(lián)立可得 即粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩板間的中即粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩板間的中心心O O點(diǎn)點(diǎn). . 由式解得由式解得(2)(2)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，則兩板間所加電壓的范圍為則兩板間所加電壓的范圍為y0vytanvx ，Lx2EqamUEd220qULy2dmvdy2220YY2md vUqL222200YY22md vmd vUqLqL(3)(3)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，粒子在屏上側(cè)向偏移的距離最大，時(shí)，粒子在屏上側(cè)向偏移的距離最大，設(shè)其大小為設(shè)其大小為y y0 0，則，則y y0 0=y+btan=y+btan又

43、又 解得：解得：故粒子在屏上可能到達(dá)的區(qū)域的長(zhǎng)度為故粒子在屏上可能到達(dá)的區(qū)域的長(zhǎng)度為答案：答案：(1)(1)見自主解答見自主解答dy2y0vdtanvL，0d L2by2L0d L 2b2y.L 222200YY22md vmd v2UqLqL d L2b3L【總結(jié)提升總結(jié)提升】確定粒子打到屏上的位置離屏中心的距離確定粒子打到屏上的位置離屏中心的距離yy的的三種方法三種方法其中其中 是應(yīng)用上例第是應(yīng)用上例第(1)(1)問的結(jié)論得出的，一般問的結(jié)論得出的，一般不直接用于計(jì)算題的求解過程不直接用于計(jì)算題的求解過程. . y0b1 yyvv2 yybtanL3 y(b)tan2 Ly(b)tan2

44、【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】如圖所示為一真空示波管的如圖所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲示意圖，電子從燈絲K K發(fā)出發(fā)出( (初速度可忽略初速度可忽略不計(jì)不計(jì)) )，經(jīng)燈絲與，經(jīng)燈絲與A A板間的電壓板間的電壓U U1 1加速，從加速，從A A板中心孔沿中心線板中心孔沿中心線KOKO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M M、N N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中( (偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)) )，電子進(jìn)，電子進(jìn)入入M M、N N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的場(chǎng)后打在熒光屏上的P

45、 P點(diǎn)點(diǎn). .已知已知M M、N N兩板間的電壓為兩板間的電壓為U U2 2，兩，兩板間的距離為板間的距離為d d，板長(zhǎng)為，板長(zhǎng)為L(zhǎng) L，電子的質(zhì)量為，電子的質(zhì)量為m m，電荷量為，電荷量為e e，不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力. .(1)(1)求電子穿過求電子穿過A A板時(shí)速度的大??；板時(shí)速度的大?。?2)(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；求電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；(3)(3)若要使電子打在熒光屏上若要使電子打在熒光屏上P P點(diǎn)的上方，可采取點(diǎn)的上方，可采取哪些措施哪些措施？【解析解析】(1)(1)設(shè)電子經(jīng)電壓設(shè)電子經(jīng)電壓U U1

46、1加速后的速度為加速后的速度為v v0 0，由，由動(dòng)能定理動(dòng)能定理解得解得 (2)(2)電子以速度電子以速度v v0 0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)速直線運(yùn)動(dòng). .設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E E，電子在偏，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t t， 加速度為加速度為a a，電，電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為y.y.由牛頓第二定律和由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2101eUmv02 ，102eUvm0Lt

47、v解得解得：(3)(3)由由 可知，減小可知，減小U U1 1和增大和增大U U2 2均可均可使使y y增大，從而使電子打在增大，從而使電子打在P P點(diǎn)上方點(diǎn)上方. . 2UFma,FeE,Ed21yat2221U Ly4U d221U Ly4U d【變式備選變式備選】如圖所示，真空室中速如圖所示，真空室中速度度v v0 0=1.6=1.610107 7 m/s m/s的電子束，連續(xù)的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線地沿兩水平金屬板中心線OOOO射入，射入，已知極板長(zhǎng)已知極板長(zhǎng) l=4 cm=4 cm，板間距離，板間距離d=1 cmd=1 cm，板右端距離熒，板右端距離熒光屏光屏PQPQ為為

48、L=18 cm.L=18 cm.電子電荷量電子電荷量q=1.6q=1.61010-19 -19 C C，質(zhì)量，質(zhì)量m=0.91m=0.911010-30 -30 kg.kg.若在電極若在電極abab上加上加 的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標(biāo)軸的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標(biāo)軸y y上能觀測(cè)到多上能觀測(cè)到多長(zhǎng)的線段？長(zhǎng)的線段？( (設(shè)極板間的電場(chǎng)是均勻的、兩板外無(wú)電設(shè)極板間的電場(chǎng)是均勻的、兩板外無(wú)電場(chǎng)、熒光屏足夠大場(chǎng)、熒光屏足夠大) )u220 2sin100 t V【解析解析】因?yàn)榻?jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間為因?yàn)榻?jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間為故可以認(rèn)為進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子均在當(dāng)時(shí)所加電壓形成的勻故可以認(rèn)為進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

49、的電子均在當(dāng)時(shí)所加電壓形成的勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中縱向最大位移強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中縱向最大位移所以電子能夠打在熒光屏上的最大豎直偏轉(zhuǎn)電壓所以電子能夠打在熒光屏上的最大豎直偏轉(zhuǎn)電壓9 02t2.5 10 sT0.02 s tv，而l2mU qd1Eqata22mdm，2220m22md vmdU91 Vqtql當(dāng)當(dāng)U=UU=Um m=91 V=91 V時(shí)，因?yàn)闀r(shí)，因?yàn)槠D(zhuǎn)量偏轉(zhuǎn)量 y y軸上的觀測(cè)量為軸上的觀測(cè)量為2y=10 cm.2y=10 cm.mUEdy6my0vqUvatt4 10 m/s tan0.25dmv ，dy Ltan5 cm2考點(diǎn)考點(diǎn)3 3 示波管示波管1.1.構(gòu)造：

50、構(gòu)造：_，偏轉(zhuǎn)極板，熒光，偏轉(zhuǎn)極板，熒光屏屏.(.(如圖所示如圖所示) ) 電子槍電子槍三、示波管的原理三、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號(hào)電壓信號(hào)鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移2.2.工作原理工作原理(1)YY(1)YY上加的是待顯示的上加的是待顯示的_，XXXX上是機(jī)器自身上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做_._.(2)(2)觀察到的現(xiàn)象觀察到的現(xiàn)象. .如果在偏轉(zhuǎn)電極如果在偏轉(zhuǎn)電極XXXX和和YYYY之間都沒有加電壓，則電子槍之間都沒有加電壓，則電子

51、槍射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏_，在那里產(chǎn)生一，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑個(gè)亮斑. .若所加掃描電壓和若所加掃描電壓和_的周期相等，就可以在熒光的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象. .信號(hào)電壓信號(hào)電壓掃描電壓掃描電壓中心中心信號(hào)電壓信號(hào)電壓三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y

52、方方向向向上向上偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使YY的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓，但在之間

53、不加電壓，但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X X方方向向向里向里偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使XX的電勢(shì)比的電勢(shì)比X X高，電子高，電子將打在熒光屏的什

54、么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X X方方向向向外向外偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子

55、沿電子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖

56、形？高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使XX的電勢(shì)的電勢(shì)比比X X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿電子沿Y Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X X方向方向向外向外偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之

57、間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？屏上會(huì)看到什么圖形？XYOA B CD EFABCD E FABOCt1DEFt21.1.電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，若電子打在屏上的位置電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，若電子打在屏上的位置快速移動(dòng)，由于視覺暫留效應(yīng)，能在熒光屏上看到一條亮快速移動(dòng)，由于視覺暫留效應(yīng)，能在熒光屏上看到一條亮線線. .2.2.如圖所示，如果只在偏轉(zhuǎn)電極如圖所示，如果只在偏轉(zhuǎn)電極YYYY上加上如圖甲所示上加上如圖甲所示U UY Y=U=Um msintsint的電壓，熒光屏上亮點(diǎn)的偏移也將按正弦規(guī)律的電壓，熒光屏上亮點(diǎn)的偏移也將按正弦規(guī)律變化，即

58、變化，即y=yy=ym msintsint，并在熒光屏上觀察到的亮線的形，并在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖丙狀為圖丙A(A(設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高).).3.3.如果只在偏轉(zhuǎn)電極如果只在偏轉(zhuǎn)電極XXXX上加上如圖乙所示的電上加上如圖乙所示的電壓，在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖丙壓，在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖丙B(B(設(shè)設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高).).4.4.如果在偏轉(zhuǎn)電極如果在偏轉(zhuǎn)電極YYYY上加上圖甲所示的電壓，上加上圖甲所示的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XXXX上加上圖乙所示的電壓，在上加上圖乙所示的電壓，在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖丙熒光屏上觀

59、察到的亮線的形狀為圖丙C(C(設(shè)偏轉(zhuǎn)電設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高壓頻率較高).).如圖所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏如圖所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成. .如果在熒光屏上如果在熒光屏上P P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的示波管中的( )( )A.A.極板極板X X應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電 B.B.極板極板XX應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電C.C.極板極板Y Y應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電 D.D.極板極板YY應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電【解析解析】選選A A、C.C.要使電子打在要使電子打在P P點(diǎn)，沿點(diǎn)，沿YYYY方向，應(yīng)使電方向，應(yīng)使電子向子向Y Y方向偏，極板方

60、向偏，極板Y Y應(yīng)帶正電，沿應(yīng)帶正電，沿XXXX方向，應(yīng)使電子向方向，應(yīng)使電子向X X方向偏，極板方向偏，極板X X應(yīng)帶正電，故應(yīng)帶正電，故A A、C C正確正確. .再看再看: :作業(yè)第三講第作業(yè)第三講第3 3題題20112011年安徽高考題年安徽高考題考查內(nèi)容考查內(nèi)容帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【例證例證】制備納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距制備納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距為為d d的兩平行極板，如圖甲所示的兩平行極板，如圖甲所示. .加在極板加在極板A A、B B間的電壓間的電壓U UABAB做做周期性變化，其正向電壓為周期性變化，其正向電壓為