高考物理 带电粒子在电场中的加速与偏转复习学案.docx

带电粒子在电场中的加速与偏转学案 考纲要求：Ⅱ 考试说明：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方向的情况 命题分析： 带电粒子在电场中的受力分析与运动分析命题点： 结合匀变速曲线运动规律、动能定理进行考察备考策略： 灵活运用“一个模型”“两个规律”，即灵活运用合成与分解的方法解决带电粒子在电场中 “类平抛”运动模型；正确进行受力分析，利用牛顿第二定律解决问题；正确进行做功分析， 利用动能定理和功能关系解决问题。 注意：带电粒子是否考虑重力要依据情况而定 基本粒子：如电子、质子、 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）。 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。 一、带电粒子在电场中的加速(假设粒子质量很小，忽略粒子的重力) U qE 匀强电场中，v 与E 平行，可用牛顿运动定律和运动学方程求解：E＝ ，a＝ ，v2－v2＝ 0 d m 0 1 1 2ax；也可用动能定理qU＝ mv2－ mv2. 2 2 0 非匀强电场中，只能用动能定理． 二、带电粒子在电场中的偏转（垂直于场射入，忽略粒子的重力） 1、运动状态分析：粒子受恒定的电场力，在场中作匀变速曲线运动． 2、处理方法：采用类平抛运动的方法来分析处理——（运动的分解）． ?ì 垂直于电场方向匀速运动：x=v t ? 0 ? 1 2 í沿着电场方向作初速为0的匀加速：y= at í ? 2 ? 两个分运动联系的桥梁：时间t 相等 ?? 设粒子带电量为 q，质量为 m，如图两平行金属板间的电压为Ｕ，板长为 L，板间距离为 d． ＝则场强E U ， ＝ d 加速度a = qE = qU ， m md 通过偏转极板的时间：t = L v0 1 侧移量： y = at 2 = qUL2 = L2U 偏 2 2mdv 2 4dU 0 加 偏转角： tan q = at = qUL = LU 偏0v mdv 偏 0 0 2dU 加 （U 、Ｕ 分别表示加速电场电压和偏转电场电压） 偏 加 带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中 点．所以侧移距离也可表示为： y = L tan q .粒子可看作是从两板间的中点沿直线射出的 2 真题体现：(2014 年高考山东卷)如图，场强大小为 E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域 abcd，水平边 ab 长为s，竖直边ad 长为 h.质量均为m、带电荷量分别为＋q 和－q 的 两粒子，由 a、c 两点先后沿 ab 和 cd 方向以速率 v 0 进入矩形区(两粒子不同时出现在电场 中)．不计重力．若两粒子轨迹恰好相切，则v 0 等于( ) s2qEs s 2qE s qE 2 s mh B. 2qE 2 s mh qE 4 mh D. 4 mh C. 练习：如图所示，三种均带正电荷的带电粒子(重力不计)从 O 点以相同的速度进入同一偏转电场，射出后均打在一个竖直放置的足够大的荧光屏上．若三种带电粒子的质量之比为1∶ 2∶4，电荷量之比为 1∶1∶2，则下列说法中正确的是( ) A．三种粒子在偏转电场中的运动时间之比为2∶1∶1 B．三种粒子离开偏转电场时的速度相同 C．三种粒子将打在荧光屏上的同一点 D．偏转电场对三种粒子做功之比为2∶1∶2 三、带电粒子经加速电场后进入偏转电场 例题：如图所示，由静止开始被电场（加速电压为U ）加速的带电粒子平行于两正对的平 1 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U ，试分析带电粒子的运动情况。 2 粒子穿越加速电场获得的速度v1 U1 L 粒子穿越偏转电场的时间t ： 粒子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度a ： 粒子离开偏转电场时的侧移距离 y ： 粒子离开偏转电场时沿电场方向的速度为v y ： q 1 v0 U2 dvqv1 d v q v2 粒子离开偏转电场时的偏角 ： 真题体现：(2013 年高考广东卷)喷墨打印机的简化模型如图所示．重力可忽略的墨汁微滴， 经带电室带负电后，以速度 v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中( ) A．向负极板偏转 B．电势能逐渐增大 C．运动轨迹是抛物线 D．运动轨迹与带电量无关 针对训练： 1、如图所示，由静止开始被电场（加速电压为U ）加速的带电粒子平行于两正对的平行金 1 属板且从两板正中间射入。若金属板长为 L ，板间距离为d 、两板间电压为U ，试讨论带 2 电粒子能飞出两板间的条件