专题6_带电粒子在电场中的运动(含答案)..docVIP

专题6　带电粒子在电场中的运动 一、带电粒子在电场中的加速 [基础导引] 如图1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，下列说法正确的是(　　) ①两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大 ②两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大 ③与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 ④以上解释都不正确 [知识梳理] 带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子________的增量． (1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma. (2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv. ：带电粒子在电场中的运动是否考虑重力？ 二、带电粒子在电场中的偏转 [基础导引] 分析带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场后的运动性质(如图2所示)． [知识梳理] 1．进入电场的方式：一个质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0________于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为U. 2．受力特点：粒子所受电场力大小________，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直． 3．运动特点：做________________运动，与力学中的平抛运动类似． 4．运动规律(两平行金属板间距离为d，金属板长为l)： 三、示波管 [知识梳理] 1．构造：(1)____________，(2)____________． 2．工作原理(如图3所示) 图3 (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运动，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____________．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稳定图象. 考点一　带电体在电场中的直线运动 考点解读 带电物体可以在平面上、斜面上、杆上(沿杆)、真空中做直线运动．可以从物体的受力分析、运动分析、功能关系、能量守恒进行考查． 典例剖析 例1　如图4所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止．重力加速度取g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)水平向右电场的电场强度； (2)若将电场强度减小为原来的1/2，物块的加速度是多大； (3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能． 跟踪训练1　(2011·四川德阳市第二次诊断性考试)如图5甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2 kg、带电荷量为q＝＋2.0×10－6 C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，空间上加一个如图乙所示的电场．(取水平向右的方向为正方向，g取10 m/s2)求： (1)4秒内小物块的位移大小； (2)4秒内电场力对小物块所做的功． 　 甲　　　　　　　　　乙 考点二　带电粒子在电场中的偏转 考点解读 1．粒子的偏转角 (1)以初速度v0进入偏转电场：如图6所示，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U1，若粒子飞出电场时偏转角为θ，则tan θ＝，式中vy＝at＝·，vx＝v0，代入得tan θ＝① 结论：动能一定时tan θ与q成正比，电荷量相同时tan θ与动能成反比． (2)经加速电场加速再进入偏转电场不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有：qU0＝mv② 由①②式得：tan θ＝ ③ 结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场． 2．粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)以初速度v0进入偏转电场 y＝at2＝··()2④ 作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则x＝y·cot θ＝·＝ 结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的处沿直线射出． (2)经加速电场加速再进入偏转电场：若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由②和④得：偏移量：y＝⑤ 上面③式偏转角正切为：tan θ＝ 结论：无论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量y和偏转角θ都是相同的，也就是运动轨迹完全重合． 典例剖析 例2　如图7所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入．A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是(　　) 图7 A.