高考物理冲刺专题复习课件第六章 第三讲 带电粒子在电场中的运动

欢迎进入物理课堂 一 电容器及电容1 电容器 1 带电量 一个极板所带电量的 2 电容器的充 放电 充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两极板带上等量的 电容器中储存 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电过程中转化为其他形式的能 绝对值 异种电荷 电场能 电场能 2 电容 1 意义 表示电容器容纳电荷本领的物理量 3 单位 法拉 F 1F F 1012pF 106 3 平行板电容器 1 影响因素 平行板电容器的电容与成正比 与介质的成正比 与成反比 2 决定式 C k为静电力常量 正对面积 介电常数 两极板间的距离 特别提醒 电容器的电容大小由其本身的特性决定 与电容器带电量及两板间电压无关 二 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中的加速 1 运动状态的分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与运动方向在同一条直线上 做 加 减 速直线运动 qU 子动能的增量 带电粒 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受到恒定的与初速度方向的电场力作用而做运动 垂直 匀变速曲线 2 处理方法 类似于平抛运动的处理 应用运动的合成与分解的方法 沿初速度方向做运动 运动时间 t l v0 沿电场力方向做运动 匀速直线 匀加速直线 三 示波管及其工作原理1 示波管装置 示波管由 和组成 管内抽成真空 如图6 3 1所示 电子枪 偏转电极 荧光屏 2 1 如果在偏转电极XX 和YY 之间都没有加电压 则电子枪射出的电子沿直线传播 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 2 YY 上加的是待显示的 XX 上是机器自身产生的锯齿形电压 叫做扫描电压 若所加扫描电压和信号电压的周期相同 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象 中心 信号电压 1 关于电容器的电容C 电压U和所带电荷量Q之间的关系 以下说法正确的是 A C由U确定B C由Q确定C C一定时 Q与U成正比D C一定时 Q与U成反比 答案 C 答案 A 3 如图6 3 2所示 一个平行板电容器 板间距离为d 当对其加上电压后 A B两板的电势分别为 和 下述结论错误的是 A 电容器两极板间可形成匀强电场 电场强度大小为E dB 电容器两极板间各点的电势 有的相同 有的不同 有正的 有负的 有的为零C 若只减小两极板间的距离d 该电容器的电容C要增大 极板上带的电荷量Q也会增加D 若有一个电子水平射入穿越两极板之间的电场 则电子的电势能一定会减小 答案 A 4 如图6 3 3所示 在A板附近有一电子由静止开始向B板运动 则关于电子到达B板时的速率 下列解释正确的是 A 两板间距越大 运动时间就越长 则获得的速率越大B 两板间距越小 加速度就越大 则获得的速率越大C 与两板间的距离无关 仅与加速电压U有关D 以上解释都不正确 答案 C 5 如图6 3 4所示 质子 11H 和 粒子 24He 以相同的初动能垂直射入偏转电场 粒子不计重力 则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 4 答案 B 6 现代科学实验中常用的一种电子仪器叫示波器 它的核心部件是示波管 其工作原理如图6 3 5所示 电荷量大小为e的电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动 然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转电场中 入射方向跟极板平行 偏转电场的极板间距离为d 板长为L 整个装置处在真空中 电子重力可忽略 电子能射出平行 板区 偏转电场中 若单位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度 请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法 答案 增大L 减小U1 减小d 典例启迪 例1 如图6 3 6所示 两块较大的金属板A B相距为d 平行放置并与一电源相连 S闭合后 两板间恰好有一质量为m 带电荷量为q的油滴处于静止状态 以下说法正确的是 A 若将S断开 则油滴将做自由落体运动 G表中无电流B 若将A向左平移一小段位移 则油滴仍然静止 G表中有b a的电流C 若将A向上平移一小段位移 则油滴向上加速运动 G表中有b a的电流D 若将A向下平移一小段位移 则油滴向上加速运动 G表中有b a的电流 思路点拨 解答本题时应注意以下三个方面 1 确定电容器的不变量 2 由F电和mg的大小关系确定加速度的方向 3 电流方向与电容器上电量变化的关系 答案 B 题组突破 1 已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为 电流从左边接线柱流进电流计 指针向左偏 如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转 如图6 3 7所示 则 A 导体芯A所带电量在增加 液体的深度h在增大B 导体芯A所带电量在减小 液体的深度h在增大C 导体芯A所带电量在增加 液体的深度h在减小D 导体芯A所带电量在减小 液体的深度h在减小 解析 电流计指针向左偏转 说明流过电流计G的电流由左 右 则导体芯A所带电量在减小 由Q CU可知 芯A与液体形成的电容器的电容减小 则液体的深度h在减小 故D正确 答案 D 2 如图6 3 8所示是一个由电池 电阻R 开关S与平行板电容器组成的串联电路 开关闭合 在增大电容器两极板间距离的过程中 A 电容器的电容变小B 电阻R中没有电流C 电容器两极板间的电场强度增大D 电阻R中有从b流向a的电流 解析 增大电容器两极板间距离 电容减小 开关闭合 电压不变 由Q CU知Q减小 上极板带正电 正电荷返回电源正极 R中电流方向从a流向b 答案 A 答案 A 典例启迪 例2 2011 毫州模拟 如图6 3 9所示 真空中水平放置的两个相同极板Y和Y 长为L 相距d 足够大的竖直屏与两板右侧相距b 在两板间加上可调偏转电压U 一束质量为m 带电量为 q的粒子 不计重力 从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出 1 证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点 2 求两板间所加偏转电压U的范围 3 求粒子可能到达屏上区域的长度 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 两板所加的电压的最大值对应粒子恰好沿板的边缘飞出的情况 2 屏上粒子所能到达的最大长度为粒子沿上 下板边缘到达屏上的位置间距 解析 1 设粒子在运动过程中的加速度大小为a 离开偏转电场时偏转距离为y 沿电场方向的速度为vy 偏转角为 其反向延长线通过O点 O点与板右端的水平距离为x 则有 归纳领悟 粒子打在屏上的位置离屏中心的距离y 可有以下三种方法计算 题组突破 4 如图6 3 10所示 一价氢离子 H 和二价氦离子 He 的混合体 经同一加速电场加速后 垂直射入同一偏转电场中 偏转后 打在同一荧光屏上 则它们 A 同时到达屏上同一点B 先后到达屏上同一点C 同时到达屏上不同点D 先后到达屏上不同点 11 24 解析 一价氢离子 H 和二价氦离子 He 的比荷不同 经过加速电场的末速度不同 因此在加速电场及偏转电场的时间均不同 但在偏转电场中偏转距离相同 所以会打在同一点 选B 答案 B 11 24 5 2011 黄冈模拟 如图6 3 11所示 带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内 恰好沿下板的边缘飞出 已知板长为L 板间距离为d 板间电压为U 带电粒子的电荷量为q 粒子通过平行金属板的时间为t 不计粒子的重力 则 答案 B 6 如图6 3 12所示为一真空示波管的示意图 电子从灯丝K发出 初速度可忽略不计 经灯丝与A板间的电压U1加速 从A板中心孔沿中心线KO射出 然后进入两块平行金属板M N形成的偏转电场中 偏转电场可视为匀强电场 电子进入M N间电场时的速度与电场方向垂直 电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点 已知M N两板间的电压为U2 两板间的距离为d 板长为L 电子的质量为m 电荷量为e 不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力 1 求电子穿过A板时速度的大小 2 求电子从偏转电场射出时的侧移量 3 若要使电子打在荧光屏上P点的上方 可采取哪些措施 典例启迪 例3 如图6 3 13甲所示 在金属板A B间加上如图6 3 13乙所示的大小不变 方向周期性变化的交变电压U0 其周期是T 现有电子以平行于金属板的速度v0从两板中央射入 已知电子的质量为m 电荷量为e 不计电子的重力 1 若电子从t 0时刻射入 在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出 求电子飞出时速度的大小 2 若电子从t 0时刻射入 恰能平行于金属板飞出 则金属板至少多长 3 若电子恰能从两板中央平行于板飞出 电子应从哪一时刻射入 两板间距至少多大 思路点拨 电子恰能平行于金属板飞出时 电子的竖直速度为零 电子恰好从两板中央平行于板飞出时 电子的竖直速度 竖直位移均为零 归纳领悟 对于带电粒子在交变电场中的问题 由于不同时间内场强不同 使得带电粒子所受的电场力不同 造成带电粒子的运动情况发生变化 解决这类问题 要分段进行分析 根据题意找出满足题目要求的条件 从而分析求解 题组突破 7 平行板间有如图6 3 14所示的周期性变化的电压 重力不计的带电粒子静止在平行板中央 从t 0时刻开始将其释放 运动过程中无碰板情况 在图6 3 15所示的图象中 能正确定性描述粒子运动的速度图象的是 图6 3 15 答案 A 8 如图6 3 16所示 A B是一对平行的金属板 在两板间加上一周期为T的交变电压U A板的电势 A 0 B板与A板的电势差UBA随时间的变化规律如图6 3 17所示 现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内 设电子的初速度和重力的影响可忽略 则 解析 A B C三个选项所对应的电子运动的v t图象如图所示 逐项分析如下 A项 如图象 所示 电子一直向B板运动 最后打在B板上 错误 B项 如图象 所示 在一个周期内 电子先向B板运动后向A板运动 但向B板运动的位移大于向A板运动的位移 最后打在B板上 正确 C项 如图象 所示 电子先向B板运动 后向A板运动 但向B板运动的位移小于向A板运动的位移 最后打在A板上 错误 D项 电子开始受力就向A板返回 不能在电场中运动 错误 故选A B 答案 B 14分 如图6 3 18所示 两带电平行板竖直放置 开始时两极板间电压为U 相距为d 两极板间形成匀强电场 有一带电粒子 质量为m 重力不计 所带电荷量为 q 从两极板下端连线的中点P以竖直速度v0射入匀强电场中 带电粒子落在A极板的M点上 试求 1 若将A极板向左侧水平移动d 2 此带电粒子仍从P点以速度v0竖直射入匀强电场且仍落在A极板的M点上 则两极板间电压应增大还是减小 电压应变为原来的几倍 2 若将A极板向左侧水平移动d 2并保持两极板间电压为U 此带电粒子仍从P点竖直射入匀强电场且仍落在A极板的M点上 则应以多大的速度射入匀强电场 自主尝试 试一试 能否做到正确解答 点击下图进入 创新演练 大冲关 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全