2019高考物理第一轮复习：带电粒子在匀强电场中的运动专题语文

1、带电粒子在匀强电场中的运动专题-、带电粒子在匀强电场中的加速运动【例1】如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压Uo在板间靠近正极板附近有一带正电荷 q的带电粒子，它在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动, 到达负极板的速度为多大？分析：带电粒子在运动中受到电场力的作用，电场力对它做功，使它的动能增加，由定理可知:动能N【例2】如图所示，两个极板的正中央各有一小孔，两板间加以电压U ,"，带正电荷q的带电粒子以初速度 V0从左边的小孔射入，并从右边的小孔射出，则射出时速度为分析：带电粒子在运动中受到电场力的作用，电场力对它做功，使它的动能增力口，加定理可知:练习：两平

2、行金属板相距为 d,电势差为U,以电子质量为 m,电产量为e十直于极板的方向射出，最远到达 A点，然后返回，如图所示， OB = h ,qgu *1从O J动能N 点沿垂动能是()edhA、 -jinB、 edUheUC、eUhC、U小结：带电粒子在匀强电场中加速运动，力F的作用下，以恒定加速度 a=- m动定律和运动学公式；(2)能量观点。 二、带电粒子在匀强电场中的偏转dh它的运动特点是:qumd七 h-*|带电粒子在匀强电场中的电场做匀加速直线运动，处理方法有：(1)牛顿运【例3】质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速 v0沿垂直于电场的方向，进入长为间距为d、电压为U的平行金属板间的匀强

3、电场中，粒子将做匀变速曲线运动， 如图所示,若不计粒子重力，则可求出如下相关量：(1)粒子穿越电场的时间 t：粒子在垂直于电场方向以 (2)粒子离开电场时的速度vx =v0做匀速直线运动,V :粒子沿电场方向做匀加速直线运动，加速度a = qEm向的分速度vy =at = qUl ,所以v=、,v2+v2mdv0(3)粒子离开电场时的侧移距离y :(4)粒子离开电场时的偏角 邛：V2 (md 'mdv0因为tan =Vx-qU7 ,所以 arctan qUl2。 mdv0mdv0(5)速度方向的反向延长线必过偏转电场的中点2由tan =-qU2和y =型方，可推得ymdv02mdv0=

4、 'tan中。粒子可看作是从两板间的中点沿2直线射出的。注意：带电粒子是否考虑重力要依据情况而定(1)基本粒子：如电子、质子、口粒子、离子等，除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力(但不能忽略质量)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示外，一般都 不能忽略重力。三、带电粒子经加速电场后进入偏转电场【例4】如图所示，由静止开始被电场(加速电压为U1)加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入，从右侧射出，设在此过程中带电粒子没有碰到两极板。若金属板长为L,板间距离为d、两板间电压为U2，试分析带电粒子的运动情况。(1)粒子穿越加速电场获得的速度

5、v1Ui设带电粒子的质量为 m ,电量为q ,经电压Ui加速后速度为vi。由动能定理有q(2)粒子穿越偏转电场的时间t ：时一一一带电粒子以初速度 vi平行于两正对的平行金属板从两板正运动时间为t ,则t =上=L mVi2qUi(3)粒子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度a :带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向的加速度a =匚=9英m dm(4)粒子离开偏转电场时的侧移距离y:带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向作初速度为0的做匀加速直线运动21 2 i qU2m 2 U2Ly = - at 二-L 二2 2 dm 2qUi 4Uid(5)粒子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy:带电粒子离

6、开电场时沿电场方向的速度为v“则vv =at =" lqd . 2mUi(6)粒子离开偏转电场时的偏角中：设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为0。则 tan9 =vxU2L2Uid【例5】如图所示，由静止开始被电场(加速电压为 平行金属板且从两板正中间射入。若金属板长为Ui)加速的带电粒子平行于两正对的L,板间距离为d、两板间电压为 U2,试讨论带电粒子能飞出两板间的条件和飞出两板间时的速度方向。分析：设带电粒子的质量为 m ,电量为q ,经电压Ui加速后速度为v1。由动能定理有带电粒子以初速度vi平行于两正对的平行金属板从两巾Ui电场，在电场中运动时间为 t ,则t =二 =

7、Lvim2qUi带电粒子在偏转电场中运动时的加速度a =9山dm带电粒子飞出偏转电场时的侧移y2的最大值为d,则g =旦_2 4U1d,所以U22U1d2L2由上式可知，当两极板间电压 U_ 22U 1d2时，带电粒子不可能飞出两金属板之间;当 U22< 巴J时，带电粒子可飞出两金属板之间。L22UdL22-的条件下，设带电粒子飞出两金属板之间的侧移为y,由上面的讨论可知y =lat2 =Ug。 2 4U1d带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为Vy ,则Vy =凯=U2Jy y d 2mU1设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为e 。则12门0=上=，工。Vx 2U1d四、带电粒子在电

8、场中运动的应用一一示波器【例6】如图所示，k级发射出电子，经过 KS之间的加速电场加速后，进入 AB的偏转电 场，AB两板间的电压为 U2,射出电场后将射到电子屏幕上。试分析电子的整个运动过程。(1 )电子穿越加速电场获得的速度 V1 设电子的质量为 m,电量为q , 经电压Ui加速后速度为Vi。由动能定理有(2)电子穿越偏转电场的时间 t :电子以初速度V1平行于两正对的平行金属方 时间为t ,则t =L = l (一Vi, 2qUi(3)电子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度a :电子在偏转电场中运动时沿电场方向的加速度a = F = 也m dm(4)电子离开偏转电场时的侧移距离y:电子在偏

9、转电场中运动时沿电场方向作初速度为0的做匀加速直线运动21 .2 1 qU2m .2 U2Ly 二 一 at :一 L =2 2 dm 2qU14U1d(5)电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy:电子离开电场时沿电场方向的速度为 Vy ,则Vy =凯=也,3 y y d . 2mU1(6)电子离开偏转电场时的偏角中：设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为0 。则tanQ=vy=-ULvx 2U1d(7)电子在屏幕上的偏移位移 Y :电子飞出电场以后将沿电子出场时速度方向做匀速直线运动，最后射到屏幕上。所以:yVv=t a n =VxU2L2U1du2ll2U1du2l2 u2ll4U1d

10、 2U1dU2L2U1d(”)【例7】如图所示是示波器的原理图。分析下列情况中，示波器荧光屏上观察到的现象。(1)偏转电极YY上加稳定的电压，荧光屏上出现什么现象？(2)只在YY电极上加如图所示的正弦规律变化的电压Uy,荧光屏上出现什么现象？如果电压按正弦规律变化U= Umaxsin co,t偏移量也将按正弦规律变化Y=YmaxSin co,t即亮斑在竖直方向上作简谐运动，当电压变化很快时，亮斑的移动也很快，由于视觉暂留和 荧光物质的残光特性，亮斑看起来就成为一条竖直的亮线。(3)在YY电极上不加电压，在 XX电极上加如图所示 Ux从-U均匀变化到 U的电压， 荧光屏上出现什么现象？加上特定的周期性变化的电压，亮斑从一侧匀速运动到另一侧，然后迅速返回原处， 再匀速移向另一侧，如此反复继续。这个过程叫扫描，所加电压叫扫描电压。如果电压变 化很快，亮斑看起来就成为一条水平亮线。(4)在YY电极上加上左图所示的正弦规律变化的电压，在XX电极上加如右图所示从 -U到U均匀变化的电压，两电压同时开始，周期相同，在荧光屏上出现什么现象？例4：如图(a)所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为 d (d远小于板的长 和宽)。在两板之间有一带负电的质点 P。已知若在A、B间加电压Uo,则质点P可以静 止平衡