福建省2013届新课标高考物理一轮总复习课件：第7章第3课时带电粒子在匀强电场中的运课件.ppt

一、带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在电场中的平衡 带电粒子在电场中静止或匀速直线运动时，通过分析受力，根据　　　　来解决问题. 2.带电粒子在电场中的加速运动 若带电粒子在匀强电场中加速运动，则既可运用　　　　　　　方法处理，又可以运用　　　　处理；若带电粒子在非匀强电场中加速，则往往只能运用　　　　方法处理. 3.带电粒子在匀强电场中的偏转(v0垂直于E时) 运动性质是　　　　　，其轨迹为　　　　. 处理方法：运用　　　　　　　　，沿初速度方向做　　　　　　，沿电场线方向做　　　　　　　　　　　　　　. 二、示波管 (1)构造：电子枪，　　　　　，荧光屏. (2)工作原理(如图7-3-1所示) (3)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着直线运动，打在荧光屏的　　，在那里产生一个亮斑. (4)YY′上加的是待显示的　　　　，XX′上是机器内部产生的锯齿形电压，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　　　　　. 　　　带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题 　如图 7-3-2所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h.两平行板间的距离为d,电势差为U2，板长为l，为提高示波管的灵敏度(每单位偏转电压引起的偏转量)可采用哪些方法？ 　先导出示波管的灵敏度( )与有关物理量(d、l、U1等)的关系式，再作抉择.对于电子的加速过程，有 eU1=　　　　　　　　　　① 对于电子的偏转过程，有水平方向 l=v0t　　　　　　　　　　② 竖直方向h=　　=　·　　　③ 将②式代入③式，结合　　　，推出 　　　　　　　　　④ 将①式代入④式得 据上式可知，增大l和减小U1或d均可提高示波管的灵敏度. 　　有关示波管的工作原理，涉及带电粒子在电场中的加速和偏转.带电粒子的加速可用动能定理处理；带电粒子的偏转则可将其运动分解，应用运动学公式和牛顿定律处理. 　　　　如图7-3-3所示中的竖直平面xOy内存在有竖直向下的匀强电场，带电小球以初速度v0从O点沿水平射入，恰好通过平面中的A点，OA连线与Ox轴夹角为30°，已知小球的质量为m,则通过A点时的动能为( 　　 ) 　　　用等效法处理复合场中带电粒子的运动 (1)当小球由静止开始从环的顶端A下滑　圆弧长到位置B时，小球速度为多大？环对小球的压力为多大？ (2)小球从环的顶端A滑至底端C的过程中，小球在何处速度最大？速度值为多少？ 　　(1)小球从A→B的过程中，受到重力、电场力(向右)和环的支持力三个力作用，且重力、电场力均对小球做正功，环的支持不做功. 由动能定理∑W=ΔEk得： mgR+EqR= 　　-0,又Eq=mg, 所以解方程得　　　　　. 又小球在B处的受力情况如图甲所示，向心力F=N-Eq=　　　, 把Eq=mg和　　　　　代入上式解得N=5mg. (2)由于mg=Eq，所以两个场力的合力方向与E方向成45°角且斜向右下，小球从A→C滑动过程中，沿合力方向运动越远，合力对小球做的正功越多，小球的速度越大，直到速度与合力垂直时，速度最大，这个位置在如图乙所示的D点. 　　如果把电场力和重力合起来，小球相当于只受一个场力(即复合场)的作用，这样完全可以类比只有一个重力场的作用情况，因此可以得出沿复合场力方向运动的带电微粒，其“复合场的势能”变小，速度(或动能)变大；并且复合场对带电小球的做功也是与路径无关的.利用这种方法可以把较复杂的问题简单化. 　　　　如图7-3-5所示，一绝缘细圆环半径为r，其环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与圆环平面平行.环上穿有一电量为+q，质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动. 　用功能观点处理带电体在电场中的运动 小物体以初速度v0从x0沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力Fμ作用，且Fμ＜qE.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s. 　　　由题意知，带电体最终的停止位置为紧靠墙壁，带电体的电势能减少qEx0，小物体动能减少了 　.由于碰撞不损失机械能，因而小物体克服摩擦力所做的功等于所减少的动能和电势能之和.所以 　　Fμs=qEx0+　　　　, 　　s= . 　　对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于功能观点来处理.即使都是恒力作用的问题，用功能观点处理也常常显得简捷.具体方法常用两种： (1)用动能定理处理.思维顺序一般为：弄清研究对象，明确研究过程；分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些