高二带电粒子在匀强电场中的运动教学与练习

1、优秀学习资料欢迎下载【同步教育信息 】一 . 本周教学内容：§ 9 带电粒子在匀强电场中的运动§ 10 静电的利用和防止1. 带电离子的加速度带电粒子的运动状态：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到电场力与运动方向在同一直线上，做加速直线运动。如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加电压 U，两板间有一个带正电荷 q 的带电粒子。U. q+-电场力做功的情况：带电粒子在运动过程中，电场力所做的功，WqU ，设带电粒子到达负极板时的动能，1212v2qUEK2mv 。电动能定理：qU2mv ，m 。* 以上公式适用于一切电场（匀强电场和非匀强电场）2. 带电粒子

2、的偏转带电粒子的运动状态：带电粒子以速度v0 垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90角的电场力作用而做类平抛运动（匀变速曲线运动）yd如图所示，在真空中水平放置一对金属板和 y ，板间距离为，在两板间加以电压U，两板间的匀强电场 E U / d ，现有一电荷量为q 的带负电的粒子，以水平速度v0 射入电场中，带电粒子在竖直方向上做匀加速运动。FqEqUat 2又 tl yql 2ammd yUm2v02mv02 d负粒子离开电场时， 竖直方向的分速度vatqlU， 离开电场时的偏转角度mv0 d可得： tgvqlUv0mv02d3. 带电粒子的重力是否可

3、以忽略（ 1）基本粒子：如电子、质子、 粒子，离子等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都可以忽略不计。（ 2）带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或明确暗示以外一般都不能忽略。4. 示波管优秀学习资料欢迎下载（ 1）构造及功用：电子枪：发射并加速电子。偏转电极：yy ：使电子束竖直偏转（加信号电压）；偏转电极xx ：使电子束水平偏转（加扫描电压）荧光屏、玻壳（ 2）原理：yy 作用：被电子枪加速的电子在yy 电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上， y 随信号电压同步变化，但由于视觉暂留及荧光物质的残光特性看到一条亮线。如何使这一竖直亮线转化成正弦图形呢？就要加扫描电压

4、 xx ：在扫描电压一周期内，信号电压也变化一周期荧光屏将出现一完整正弦图形。5. 静电的利用：目前静电的利用很多，如静电除尘，静电喷涂，静电植绒，静电复印。以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。6. 静电的防止静电也会给人们带来麻烦甚至造成危害（ 1）静电吸引会造成很多危害， 在印刷厂里， 纸张之间的摩擦带电会使纸张粘在一起，难以分开，给印刷带来麻烦。（ 2）静电对现代高精密度，高灵敏度的电子设备有影响。（ 3）静电的最大危害是放电火花会引起火灾。7. 防止静电的危害的基本方法是：尽快把静电引走，避免越积越

5、多，如油罐车、飞机利用导体与大地接触，导走静电。在地毯中杂导电纤维。温度增大时，电荷随时放出，可避免静电积累。二 . 教学目的：1. 理解带电粒子在匀强电场中的运动规律。能够解决加速度和偏转的有关问题。2. 知道示波器的基本原理。3. 知道静电的利用和防止。【典型例题分析】 例 1 如图所示， 质量为 m，带 q 电量的滑块绝沿缘斜面匀速下滑，的匀强电场区时，滑块运动的状态为（ ）当滑块滑至竖直向下A. 继续匀速下滑C. 将减速下滑B. 将加速下滑D. 上述三种情况都可能发生m qv分析与解答：当滑块沿绝缘斜面匀速下滑时，mg sinmg cos（式中倾角，为摩擦因数），当滑块滑至竖直向下的匀

6、强电场区时，在斜面方向上，沿斜面向下的力为 ( mgqE ) sin，沿斜面向上的力为(mgqE) cos，即 (mgEq) sin为斜面(mgEq) cos，继续匀速下滑。优秀学习资料欢迎下载答案： A 例 2 带电量为 q 的粒子，以初动能 EK 从两平行金属板的正中央沿垂直于电力线的方向进入， 在这两板间存在的匀强电场，恰从带负电金属板边缘飞出，且飞出时动能变为 2EK ，则金属板间的电压为（）A. EK / qB. 2EK / qC. EK / 2qD. 4EK / q分析与解答： 两金属板间电压U 为金属板正中央到负极板间电压U 的 2 倍，根据动能定理 qU 2EKEK， UEK

7、/ q ， U2U 2EK/ q 。答案： B 例 3 如图，一个绝缘光滑半圆环轨道，放在竖直向下的匀强电场E 中，在环的上端，一质量为 m，带电量为q 的小球，由静止开始沿轨道运动，则（）A. 小球运动过程中机械能守恒B. 小球经过环的最低点时速度最大C. 在最低点球对环的压力为D. 在最低点球对环的压力为( mgqE )3(mgqE )E分析与解答： 小球在运动过程中除重力外还有电场力做功， 机械能不守恒， 重力功、电场力的功都与路径无关，当两个等势面间距离最大时做功最多，当带正电小球从环的上端到经过最低点过程中，重力和电场力都做正功，且两个等势面间距离也最大，所以做功最多，因此，小球经过

8、环的最低点时，动能最大，速度最大， ( qE mg) R1 mv 2，mv22N mg qE， N 3( mg qE) 。R答案： B、D。【模拟试题】1. 在真空中带电粒子P1 和 P2 先后以相同的初速度从O 点射入匀强电场，它们的初速度垂直于电场强度方向，偏转之后分别打在B、 C 点，且 AB=BC ，P1 带的电量为P2 的 3 倍，则 P1 P2 的质量之比，m1 : m2 为（）A.3:2B.2:3C.4:3D.3:4O .ABC2. 一个带负电的粒子射入固定在O 点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如实线所示，图中虚线为同心圆弧，表示电场中的等势面，不计重力可以判断（）A. O 点处电荷一定是正电荷B. 粒子在 a 点处的加速度一定大于b 点处的加速度C. 粒子在 a 点处的电势能一定大于b 点处的电势能优秀学习资料欢迎下载D. 粒子的 a 点的速率一定大于b 点处的速率a .bO3. 质子和 粒子原来相距 r，若同时释放它们，它们将做加速运动，则在运动中未发生变化的物理量（）A. 它们的总动能B. 它们的总动量C. 它们的加速度D