2011届高中物理二轮复习第6讲_专题3b带电离子受恒力作用下做曲线运动课件_1

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1、第2讲带电粒子受恒力作用下做曲线运动专题三恒力作用下的曲线运动当带电粒子进入匀强电场(或复合场)的初速度方向与电场力(或合外力)不在一条直线上，粒子将做曲线运动．如类平抛运动．电场和复合场中的类平抛运动与平抛运动有很多相似之处，特别是研究方法基本上是相同的．然而，更应该注意研究的是它们的不同之处：(1)对于带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中的类平抛运动，应注意匀强电场通常有一定的宽度，带电粒子一般都会射出电场；因此，射出电场时相对于射入时的偏转距离和运动方向的偏转角度，是我们研究的重要物理量．(2)带电粒子射出电场后的运动，一般都是匀速直线运动；射出电场时带电粒子瞬时速度的大小和方

2、向，决定了带电粒子离开电场后的运动情况．(3)对于较为复杂的复合场中带电体在相互垂直的恒力作用下的曲线运动的情况，则通常采用分方向研究的方法，以相互垂直的两恒力方向为运动分解方向去处理．1．带电粒子在匀强电场中偏转(1)运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．(2)偏转问题的分析处理方法，类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识方法：沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t=l/v0沿电场力方向为初速为零的匀加速直线运动：a=F/m=qE/m=qU/md离开电场时偏移量：y==离开电场

3、时的偏转角：tan==在图321中，设带电粒子质量为m、带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为U1.若粒子飞出电场时的偏角为，则式中,vx=v0，代入得①(3)对粒子偏角的讨论若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②,由①②式得：③由③式可知，粒子的偏角与粒子q、m无关，仅决定于加速电场和偏转电场．即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的．图321粒子从偏转电场中射出时偏距y==,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④由④式可知，粒子从偏

4、转电场中射出时，就好像是从极板间的l/2处沿直线射出似的．【例1】(2010·潍坊第一学期期中考试)如图322所示，长L=0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d=0.02m，两板间接入恒定电压为182V且B板接正极．一电子质量m=9.1×10-31kg，电荷量e=1.6×10-19C，以v0=4×107m/s的速度紧靠A板向上射入电场中，不计电子的重力．问电子能否射出电场？若能，计算在电场中的偏转距离；若不能，在保持电压不变的情况下，B板至少平移多少，电子才能射出电场？图322设电子能射出极板，则①,②代入数值得：y=0.08m>d，故不能射出．若恰能射出,则B板需向右移动,板

5、间距变为【解析】忽略重力和空气阻力，粒子的运动为类平抛运动，研究的方法和平抛运动类似，但要注意克服思维定式，要具体分析物体的初速度方向和受力方向，不要总认为水平方向匀速，竖直方向匀变速．还要注意类平抛运动和平抛运动的区别：所有平抛运动的加速度都是重力加速度，而带电粒子的类平抛运动的加速度a=.要具体问题具体分析，并且加速度可能会随着两板间距离的变化、电势差的变化而变化.=【点评】【同类变式1】静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置如图323所示．A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C的匀强电场．

6、在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s，质量m=5.0×10-15kg，带电量为q=-2.0×10-16C.微粒的重力和所受空气阻力均不计，油漆微粒最后都落在金属板B上．试求：(1)电场力对每个微粒所做的功；(2)微粒打在B板上的速度大小；(3)微粒最后落在B板上所形成的图形及面积的大小．图323(3)微粒最后落在B板上所形成的图形为圆形微粒运动的加速度：,而，R=v0t1，所以圆的面积，综合以上各式并代入数据可得：S=0.25m2.(1)由电场力做功可知W=qEd=8.0×10

7、-14J.(2)由动能定理可得：W=，得：v=6m/s.【解析】【例2】如图324所示，真空室中速度v0=1.6×107m/s的电子束，连续地沿两水平金属板中心线OO′射入，已知极板长l=4cm，板间距离d=1cm，板右端距离荧光屏PQ为L=18cm.电子电荷量e=1.6×10-19C，质量m=0.91×10-30kg.若在电极ab上加u=220sin100πt(V)的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴y上能观测到多长的线段？(设极板间的电场是均匀的、两板外无