2022年高三物理一轮复习 课题：带电粒子在电场中的运动教学案

2022年高三物理一轮复习 课题：带电粒子在电场中的运动教学案知识梳理一带电粒子在电场中的直线运动加速处理方法，可用动能定理、牛顿运动定律或用功能关系。qU=mvt2/2-mv02/2 vt= ，若初速v0=0，则v= 。二.带电粒子在电场中的曲线运动偏转处理方法：灵活应用运动的合成和分解。带电粒子在匀强电场中作类平抛运动， U、d、l、m、q、v0已知。U L dv0yvt（1）穿越时间: （2）速度规律（3）位移规律 （4）角度规律证明：在带电的平行金属板电容器中，只要带电粒子垂直电场方向射入（不一定在正中间），且能从电场中射出如图所示，则粒子射入速度v0的方向与射出速度vt的方向的交点O必定在板长L的中点.二、例题精讲例一、如图所示，从F处释放一个无初速的电子向B极方向运动，指出下列对电子运动的描述中哪句是错误的（设电源电动势为U）A.电子到达B板时的动能是UeVB.电子从B板到达C板动能变化量为零 C.电子到达D板时动能是3 eVD.电子在A板和D板之间做往复运动+-+-例二电子在电势差U1的加速电场中由静止开始运动，然后垂直射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，在满足电子能射出平行板区的条件下，电子与入射方向的偏转角由哪些因素决定？【例三】如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 3U0u0.06LL LU0yOt荧光屏上有电子打到的区间有多长？屏上的亮点如何移动？三、随堂练习1 如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电。现有质量为m、带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多少？2一个初动能为Ek的带电粒子，以速率v0垂直电场线方向飞入带电的平行板电容器，飞出时带电粒子动能为飞入时动能的2倍。如果说使带电粒子的初速率变为原来的2倍，那么它飞出电容器的时刻，动能为（ ） A4Ek B4.25 Ek C5 Ek D8 Ekdv03一束质量为m、电量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图所示，如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L。设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出电场时的电势能的变化量为 。（粒子的重力忽略不计）v02v0E4如图所示，一个质量为m、带电量为q的微粒，从a点以初速度v0竖直向上射入图示匀强电场，微粒通过b点时的速度大小为2 v0，方向水平向右，则匀强电场的电场强度E和a、b两点的电势差Uab各多大？5.a、b、c三个粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上b和c同时飞离电场进入电场时，c的速度最大，a的速度最小动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大A.B.C.D. +-+-6如图所示，离子发生器发射出一束质量为m，电量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后离开电场。已知平行板长为L，两板间距离是d，求离子离开偏转电场时的侧移距离和偏向角的正切值。 讨论：对于不同的带电粒子（1）若以相同的速度射入，则y与 成正比 （2）若以相同的动能射入，则y与 成正比（3）若以相同的动量射入，则 y与 成正比 （4）若经相同的电压U0加速后射入，则y=UL2/4DU0，与m、q 关，随加速电压的增大而 ，随偏转电压的增大而 。偏转角正切： （从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然过 ）o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 3U0u0.06LL LU0yOt【例2】如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？荧光屏上有电子打到的区间有多长？屏上的亮点如何移动？解：由图知t=0.06s时刻偏转电压为1.8U0，可求得y = 0.45L= 4.5cm，打在屏上的点距O点13.5cm。电子的最大侧移为0.5L（偏转电压超过2.0U0，电子就打到极板上了），所以荧光屏上电子能打到的区间长为3L=30cm。屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现。3.带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。当带电体的重力和电场力大小可以相比时，不能再将重力忽略不计。这时研究对象经常被称为“带电微粒”、“带电尘埃”、“带电小球”等等。这时的问题实际上变成一个力学问题，只是在考虑能量守恒的时候需要考虑到电势能的变化。