人教版高考物理一轮总复习精品课件 第八章 静电场 第3节 电容器 带电粒子在电场中的运动 (3).ppt

(3)处理方法:应用运动的合成与分解。2.两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的。(2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点,即O到电场边缘的距离为。3.带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系4.分析匀强电场中的偏转问题的关键条件分析不计重力,且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直,则带电粒子将在电场中只受静电力作用做类平抛运动运动分析带电粒子在电场中的偏转运动:①在垂直电场方向上做匀速直线运动,在这个方向上找出平行板的板长和运动时间等相关物理量;②沿静电力方向做匀加速直线运动,在这个方向上找出偏转加速度、偏转位移、偏转速度等相关物理量。在垂直电场方向上有联立方程可求解【典例突破】典例2.(2020全国Ⅰ卷)在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小。(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?审题指导关键词句获取信息柱形区域内有匀强电场圆形边界的匀强电场质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子带正电的粒子,质量和电荷量已知自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直在电场中做类平抛运动已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,电场的方向由A指向CAC与AB的夹角θ=60°出电场时位置确定思路突破1.根据在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动,由动能定理(或牛顿第二定律、运动学公式)列方程求电场强度;2.要使粒子动能增量最大,静电力做功应最多,即要求沿电场线方向移动距离最多,作AC垂线并且与圆相切,切点为D,即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多,通过粒子在电场中做类平抛运动可求;3.因为初速度为0时,动量增量的大小为mv0,所以在电场方向上速度变化为v0,根据C点,应用几何关系确定其他出电场的点,然后用类平抛知识求解。(2)如图所示,由几何关系知AC⊥BC,故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点,与AC的延长线交于P点,则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。由几何关系知∠PAD=30°,lAP=R,lDP=R⑤设粒子以速度v1进入电场时动能增量最大,在电场中运动的时间为t1。粒子在AC方向做加速度为a的匀加速运动,运动的距离等于lAP;在垂直于AC的方向上做匀速运动,运动的距离等于lDP。由牛顿第二定律和运动学公式有F=ma⑥lDP=v1t1⑧粒子在电场中运动时,其x方向的动量不变,y方向的初始动量为零。设穿过电场前后动量变化量的大小为mv0的粒子,离开电场时其y方向的速度分量为v2,由题给条件及运动学公式有mv2=mv0=mat?联立②④⑥⑩???式得v=0?或v=v0。?另解:由题意知,初速度为0时,动量增量的大小为mv0,此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子,沿y方向位移相等时,所用时间都相同。因此,不同粒子运动到线段CB上时,动量变化都相同,自B点射出电场的粒子,其动量变化也为mv0。由几何关系及运动学规律可得,此时入射速率v=v0。考题点睛考点考向点睛带电粒子在匀强电场中的曲线运动方法:应用运动分解的方法进行分解易错:当粒子垂直于电场方向射入时,沿初速度方向的分运动为匀速直线运动,沿静电力方向的分运动可能具有周期性【对点演练】7.(2021山东高三二模)喷墨打印机的结构原理如图所示,其中墨盒可以发出半径为1×10-5m的墨汁微粒。此微粒经过带电室时被带上负电,带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制。带电后的微粒以一定的初速度进入偏转电场,经过偏转电场发生偏转后,打到纸上,显示出字体。无信号输入时,墨汁微粒不带电,沿直线通过偏转电场而注入回流槽流回墨盒。设偏转极板长L1=1.6cm,两板间的距离d=0.50cm,偏转板的右端到纸的距离L2=2.4cm。若一个墨汁微粒的质量为1.6×10-10kg,所带电荷量为1.25×10-12C,以20m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,打到纸上的点距原射入