2012届高考物理静电场专题复习教案1.docVIP

2012高考复习 电学部分 精讲精练 5带电粒子在电场中的运动 【课标要求】 1．分析带电粒子在匀强电场中的运动。 2．掌握带电粒子在电场中加速的问题。 3．掌握带电粒子在匀强电场中的偏转问题。（带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况。） 【知识精要】 1．带电粒子在电场中的加速是一个有实际意义的应用问题。电量为q的带电粒子（不计重力），由静止经过电势差为U的电场加速后，根据动能定理及电场力做功公式可求得带电粒子获得的速度大小为： 2．带电粒子在电场中的偏转 质量为m的负电荷-q（不计重力），以初速度平行两金属板进入电场。设两板间的电势差为U，板长为L，板间距离为d。则带电粒子在电场中所做的是类似平抛的运动： （1）若粒子能穿过电场，侧移量： l=v0t y= a= （2）射出电场时的末速度vt与初速度v0的夹角（称为偏向角）： tan=vy/v0 vy=a·t a=Eq/m=Uq/(md) （3）vt反向延长线过水平位移的中点。 【名师点拨】 例1：一质量为m，电量为-q的微观粒子，以初速v，从A板垂直离开板面，当A、B两板间电压为U时，粒子刚好能够到达B板．如果要使粒子运动到A、B板中点时立即返回，可采用的方法是 （ ） A．使初速度v减半 B．使板间电压加倍 C．使板间电压增为原来的4倍 D．使初速度和板间电压都加倍 解析：对带电粒子用动能定理：，可得当初速度v0减半时，粒子运动到距A板时就返回了。A、C、D错，B对。 例2：一个初动能为Ek的带电粒子，以速度v垂直电场线方向飞入平行板电容器内，飞出时粒子的动能增到飞入时初动能的2倍．如果使这个带电粒子的初速度增到原来的2倍，那么它飞出时的动能应变为（　 ） A．8Ek　 B．4.25Ek C．5Ek D．4Ek 解析：由于带电粒子垂直于匀强电场射入，粒子做类平抛运动。 根据，得两次入射带电粒子的偏移量之比为 ，，所以 例3：(2011)如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是 （ ） A．从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上 B．从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动 C．从t=T/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上 D．从t=3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上 解析：从t=0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T/2，接着匀减速T/2，速度减小到零后，又开始向右匀加速T/2，接着匀减速T/2……直到打在右极板上。电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上。从t=T/4时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T/4，接着匀减速T/4，速度减小到零后，改为向左先匀加速T/4，接着匀减速T/4。即在两板间振动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上。从t=3T/8时刻释放电子，如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上；如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上。选AC。 例4：如图（a）所示，长为l、相距为d的两平行金属板与一电压变化规律如图 (b)所示的电源相连(图中未画出电源)。有一质量为m、带电荷为-q的粒子以初速度v0从板中央水平射入电场，从飞入时刻算起，A、B两板间的电压变化规律恰好如图(b)所示，为使带电粒子离开电场时的速度方向平行于金属板，问： （1）交变电压周期需满足什么条件？ （2）加速电压值U0的取值范围是什么？ 解析：带电粒子离开电场时，速度方向平行于金属板，这说明带电粒子活电场力方向未获得速度。由题意可知，它在电场中的运动时间只能是电压变化周期的整数倍，即在一个周期内，前半个周期粒子竖直方向的速度从零增加至vy，后半个周期再从vy减少至零，但必须注意到粒子在竖直方向一直朝着一个方向运动，先加速后减速，再加速再减速，直到出电场。所以必须考虑到竖直位移不能超过d/2。 （1）带电粒子穿越电场所需时间，由于粒子出电场时速度方向平行于金属板所以即… （2）竖直方向上带电粒子在一个周期内的位移 带电粒子在n个周期内的位移，得 将代入得… 例5：空间有一区域宽广的电场，场强大小始终不变且处处相等，但方向可以改变。第1秒内场强方向如图所示，θ=37°。有一个带电质点以某一水