習題課帶電粒子在電場中的運動課件

1、2022/7/31第一章習題課：帶電粒子在電場中的運動一、帶電粒子在電場中的直線運動【例1】如圖1所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上極板A帶正電，現(xiàn)有質量為m、電荷量為q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上從B板小孔進入板間電場.(1)帶電小球做何種運動？(2)欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢差為多少？圖1答案見解析(1)帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等一些帶電體的重力較大，在分析其運動情況時不能忽略其重力的作用.(2)帶電粒子在電場中做加速或減速直線運動時，若是勻強電場，可用動能定理或牛頓第二定律結合運動學公式兩種方法分析求解；若是非勻強電場，只能用動能定理分析求解.【

2、例2】長為L的平行金屬板豎直放置，兩極板帶等量的異種電荷，板間形成勻強電場，一個帶電荷量為q、質量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼左極板垂直于電場線方向進入該電場，剛好從右極板邊緣射出，射出時速度恰與右極板成30角，如圖2所示，不計粒子重力，求：(1)粒子末速度的大??；(2)勻強電場的場強；(3)兩板間的距離.二、帶電粒子在電場中的類平拋運動圖2三、帶電粒子在交變電場中的運動【例3】在如圖3甲所示平行板A、B的兩極板上加上如圖乙所示的交變電壓，開始B板的電勢比A板高，這時兩極板中間原來靜止的電子在電場力作用下開始運動，設電子在運動中不與極板發(fā)生碰撞，則下述說法正確的是(不計電子重力)()甲乙圖

3、3A.電子先向A板運動，然后向B板運動，再返回A板做周期性往復運動B.電子一直向A板運動C.電子一直向B板運動D.電子先向B板運動，然后向A板運動，再返回B板做周期性往復運動解析由運動學和動力學規(guī)律畫出如圖所示的vt圖象可知，電子一直向B板運動，C正確.答案C(1)當空間存在交變電場時，粒子所受電場力方向將隨著電場方向的改變而改變，粒子的運動性質也具有周期性.(2)研究帶電粒子在交變電場中的運動需要分段研究，并輔以vt圖象(特別注意帶電粒子進入交變電場時的時刻及交變電場的周期).四、帶電粒子在電場中的圓周運動電學知識與圓周運動結合的綜合問題是近幾年高考熱點.解決這類問題的基本方法和力學中的情形

4、相同，但處理時要充分考慮到電場力的特點，明確向心力的來源，靈活應用等效法、疊加法等分析解決問題.【例4】如圖4所示，一絕緣細圓環(huán)半徑為r，其環(huán)面固定在水平面上，電場強度為E的勻強電場與圓環(huán)平面平行，環(huán)上穿有一電荷量為q、質量為m的小球，可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運動，若小球經A點時速度vA的方向恰與電場線垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無作用力，則速度vA_.當小球運動到與A點對稱的B點時，小球對圓環(huán)在水平方向的作用力FB_.圖41.(帶電粒子在電場中的直線運動)(多選)如圖5所示，在等勢面沿豎直方向的勻強電場中，一帶負電的微粒以一定初速度射入電場，并沿直線AB運動，由此可知()A.電場中A點的電勢

5、低于B點的電勢B.微粒在A點時的動能大于在B點時的動能C.微粒在A點時的電勢能大于在B點時的電勢能D.微粒在A點時機械能大于在B點時的機械能圖5答案BD解析帶負電微粒受重力、電場力，合外力與運動方向在同一條直線上，可知所受電場力方向水平向左，場強方向水平向右，沿電場線電勢降低，所以A點的電勢高于B點的電勢，故A錯誤；由A到B，微粒做減速運動，所以動能減小，電場力做負功，電勢能增加，即微粒在A點的動能大于在B點時的動能，在A點時的電勢能小于在B點時的電勢能，故B正確，C錯誤；微粒從A向B運動，除重力外電場力做負功，機械能減小，選項D正確.2.(帶電粒子在電場中的類平拋運動)如圖6所示，陰極A受熱

6、后向右側空間發(fā)射電子，電子質量為m，電荷量為e，電子的初速率為v，且各個方向都有.與A極相距l(xiāng)的地方有熒光屏B，電子擊中熒光屏時便會發(fā)光.若在A和B之間的空間里加一個水平向左、與熒光屏面垂直的勻強電場，電場強度為E，求B上受電子轟擊后的發(fā)光面積.圖6解析陰極A受熱后發(fā)射電子，這些電子沿各個方向射向右邊勻強電場區(qū)域，取兩個極端情況如圖所示.沿極板豎直向上且速率為v的電子，受到向右的電場力作用做類平拋運動打到熒光屏上的P點.豎直方向上yvt，3.(帶電粒子在交變電場中的運動)(多選)如圖7甲所示，電子靜止在兩平行金屬板A、B間的a點，t0時刻開始A板電勢按如圖乙所示規(guī)律變化，則下列說法正確的是()

7、圖7A.電子可能在極板間做往復運動B.t1時刻電子的動能最大C.電子能從小孔P飛出，且飛出時的動能不大于eU0D.電子不可能在t2t3時間內飛出電場答案BC解析t0時刻B板電勢比A板高，電子在t1時間內向B板加速，t1加速結束；在t1t2時間內電子減速，由于對稱，在t2時刻速度恰好為零，接下來，電子重復上述運動，所以電子一直向B板運動，直到從小孔P穿出，A錯誤；無論電子在什么時刻穿出P孔，t1時刻電子都具有最大動能，B正確；電子穿出小孔P的時刻不確定，但穿出時的動能不大于eU0，C正確，D錯誤.4.(帶電粒子在電場中的圓周運動)如圖8所示，半徑為R的環(huán)形塑料管豎直放置，AB為該環(huán)的水平直徑，且管的內徑遠小于環(huán)的半徑，環(huán)的AB及以下部分處于水平向左的勻強電場中，管的內壁