專題：帶電粒子在電場中的運動

專題：帶電粒子在電場中的運動

知識點一、帶電粒子在電場中的加速2．帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(1)研究條件：帶電粒子_______于電場方向進入勻強電.(2)受力特點：粒子所受電場力大小_____，且電場力的方向與初速度v0的方向垂直。

(3)運動特點：做___________運動，與力學(xué)中的平拋運動類似.(4)處理方法：類似于__________，應(yīng)用運動的合成與分解的方法．①沿初速度方向做______________運動，垂直平拋運動勻速直線勻變速曲線

不變

知識點二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（5）運動規(guī)律(兩平行金屬板間距離為d，金屬板長為l)v0

v0t

加速度a=——————結(jié)論（2）無論帶電粒子的m、q如何，只要經(jīng)過同一加速電場加速，再垂直進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們飛出的偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ都是相同的，也就是軌跡完全重合.1．示波管的構(gòu)造：①_________、②_______________、③__________．電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏2．工作原理(如圖所示)

知識點三、示波管的原理(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電

壓，則電子槍射出的電子沿直線傳播，打在熒光屏________，在那里產(chǎn)生一個亮斑．中心(2)YY′上加的是待顯示的____________．XX′上是機器自身的鋸齒形電壓，叫做_________電壓．若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖像．信號電壓掃描例題1、如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止．重力加速度取g，求：(1)水平向右電場的電場強度；(2)若將電場強度減小為原來的1/2，物塊的加速度是多大；(3)電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能．課堂練習(xí)1、如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個質(zhì)量為m＝0.2kg、帶電荷量為q＝＋2.0×10－6C的小物塊處于靜止狀態(tài)，小物塊與地面間的摩擦因數(shù)μ＝0.1.從t＝0時刻開始，空間上加一個如圖乙所示的電場．(取水平向右的方向為正方向，g取10m/s2)求：(1)4秒內(nèi)小物塊的位移大?。?2)4秒內(nèi)電場力對小物塊所做的功．甲乙例題1、如圖所示，帶正電的粒子以速度v0沿兩板之間的中線進入兩板間的勻強電場中，恰好沿下板的邊緣飛出，已知板長為L，板間的距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時間為t(不計粒子的重力)，則在前時間內(nèi)，電場力對粒子做的功為()B(1)電子離開加速電場時的速度．(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)向速度．(3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時側(cè)向移動的距離．例題3、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，如圖所示．如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()A．極板X應(yīng)帶正電B．極板X′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電D．極板Y′應(yīng)帶正電課堂練習(xí)3、(2011·安徽卷)圖(a)為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是()B【例5】如圖15甲所示，熱電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖乙所示．(每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的)求：(1)在t＝0.06s時刻，電子打在熒光屏上的何處；(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？甲乙課堂練習(xí)5、一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存在著若干個如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限長，已知每一電場區(qū)的場強大小相等、方向豎直向上，不計空氣阻力，下列說法正確的是()CA．小球在水平方向一直做勻加速直線運動B．若場強大小等于mg/q

，則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間均相同C．若場強大小等于2mg/q

，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相同D．若場強大小等于2mg/q，則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間不相同

分組訓(xùn)練·提升能力1．如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，當(dāng)?shù)竭_B極板時速度為v，保持兩板間電壓不變，則()A．當(dāng)增大兩板間距離時，v也增大B．當(dāng)減小兩板間距離時，v增大C．當(dāng)改變兩板間距離時，v不變D．當(dāng)增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間也增大BCD3．如圖所示，A、B兩導(dǎo)體板平行放置，在t＝0時將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計)．分別在A、B兩板間加四種電壓，它們的UAB－t圖線如下列四圖所示．其中可能使電子到不了B板的是（）B4．(2010·天津卷)質(zhì)譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各前沿科學(xué)領(lǐng)域．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的質(zhì)譜裝置示意如圖所示，M、N為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長為L，板右端到屏的距離為D，且D遠大于L，O′O為垂直于屏的中心軸線，不計離子重力和離子在板間偏離O′O的距離．以屏中心O為原點建立xOy直角坐標系，其中x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向．設(shè)一個質(zhì)量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿O′O的方向從O′點射入，板間不加電場和磁場時，離子打在屏上O點．若在兩極板間加一沿＋y方向場強為E的勻強電場，求離子射到屏上時偏離O點的距離y0.5．(2011·安徽卷)如圖a所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖b所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處．若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上．則t0可能屬于的時間段是()運用等效思想建立復(fù)合場模型處理相關(guān)問題例1．在水平向右的勻強電場中，有一質(zhì)量為m，帶正電的小球，用長為L的絕緣細線懸掛于O點，穩(wěn)定時小球靜止于A點，細線與豎直方向夾角為θ，如圖所示，現(xiàn)給小球一個垂直于懸線的初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運動，求：（1）小球運動過程中的最小速度；（2）小球在A點的初速度。例2、如圖所示，ab是半徑為R的圓的一條直徑，該圓處于勻強電場中，場強大小為E，方向一定且與圓周在同一平面內(nèi)，現(xiàn)在該平面內(nèi)將一帶正電q的小球從a點以相同的初動能拋出，拋出方向不同時，小球會經(jīng)過圓周上不同的點，在所有的點中，到達c點時小球的動能最大，已知∠cab=30°，若不計重力和空氣阻力，試求：（1）電場方向與ac間的夾角θ為多大?（2）若小球在a點時初速度與電場方向垂直，則小球恰好能落在c點，那么初動能為多大?例4.如圖示，水平方向勻強電場中，有一帶為+q,質(zhì)量為m的電體P自O(shè)點豎直向上射出，它的初速度為v0，當(dāng)它上升到最高點M時，它的速度仍為v0，求:MO′EPOv0（1）電場強度為多大？（2）物體折回并通過與O同一水平線上的O′點時，速度為多大？例5、光滑水平面上有一邊長為l的正方形區(qū)域處在場強為E的勻強電場中，電場方向與正方形一邊平行。一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球由某一邊的中點，以垂直于該邊的水平初速v0進入該正方形區(qū)域。當(dāng)小球再次運動到該正方形區(qū)域的邊緣時，具有的動能可能為(）A．0ABC例6、如圖示，水平放置的金屬板上方有一固定的正電荷Q，一表面絕緣的帶正電的小球（可視為質(zhì)點，且不影響Q的電場），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動過程中（）A.小球做勻速直線運動B.小球先減速后加速運動C.小球受電場力恒定D.電場力對小球做的功為零ADv0Q例8、

一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為L處，有一根管口比小球直徑略大的豎直細管,管的上口距地面h/2，為使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向水平向