高三物理第一轮复习 带电粒子在电场中的运动 新人教版

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1、第5课时　带电粒子在电场中的运动基础知识归纳1.带电粒子与带电微粒(1)带电粒子，如电子、质子、α粒子及各种离子等，因为质量很小，所以重力比电场力　小得多　.重力可以　忽略不计　，有的带电微粒有特别说明，也可忽略重力.(2)带电微粒，如带电小球、带电液滴、烟尘等，质量较大，如果没有特别说明，其重力一般　不能　忽略.2.带电粒子在电场中的加速(1)若带电粒子做匀变速直线运动，则可采用动力学方法求解，即先求加速度.a＝　＝　，然后用运动学公式求速度.(2)用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量.即：　qU＝mv2－mv　.此式既适用于　匀强电场　，也适用于　非匀强电场　，在

2、非直线运动中也成立.公式中的U为加速电压，加速电压不一定是两极间的电势差，应是粒子　初末位置　的电势差.3.带电粒子在电场中的偏转(1)运动状态分析：不计重力的带电粒子以速度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v0方向成90°角的电场力的作用而做　匀变速　曲线运动.也称　类平抛　运动.运用　运动的合成和分解　的方法分析这种运动.(2)分析方法：如图所示，设粒子带电荷量为q，质量为m，两平行金属板间电压为U，板长为L，极板间距离为d.粒子从左端中点射入，则，，a＝＝.粒子离开电场时的侧移量为：y＝，粒子离开电场时的偏转角tanθ＝＝.(3)对粒子偏转角的讨论：粒子射出磁场时速

3、度的反向延长线与电场中线相交于O点，O与边缘距离为x，因为tanθ＝所以x＝＝＝由此可知，粒子从偏转电场中射出时，就好象从极板间的处，即O点沿直线射出似的.(4)一个特例：不同带电粒子初速度为零，由同一加速电压U1加速后进入同一偏转电场U2，则加速时满足qU1＝mv，v0＝侧移位移y＝＝偏转角tanθ＝＝可以看出，此时粒子的侧移量、偏转角与粒子的　q、m　无关，仅取决于　加速和偏转　电场.4.示波管原理(1)构造：电子枪、偏转电极、荧光屏(如图所示).(2)工作原理：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直线打在荧光屏　中央　，在屏上产生一个　亮点　.YY′上所加

4、的是待显示的　信号电压U　，在屏上产生的竖直偏移y′与U成　正比　.电压改变时，亮点位置随之改变.XX′上所加的机内锯齿形电压，叫　扫描电压　.扫描电压能使亮点在X轴快速移动.当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现　一个　稳定的波形.重点难点突破一、如何分析带电粒子在电场中的直线运动讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法：1.能量方法——能量守恒定律；2.功和能方法——动能定理；3.力和加速度方法——牛顿运动定律，匀变速直线运动公式.二、如何分析带电粒子在匀强电场中的偏转1.带电粒子在匀强电场中的偏转，只研究带电粒子垂直进入匀强电场的情况，粒子做类平抛运动，平抛运动的规

5、律它都适用.2.如果偏转电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间(T≫)，那么在粒子穿越电场的过程中，电场仍可当做匀强电场来处理.三、如何分析带电粒子在复合场中的运动用等效法处理带电体在叠加场中的运动，各种性质的场物质与实际物体的根本区别之一是场具有叠加性.即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场.对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果；也可以同时研究几种场共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学规律和方法进行分析和解答.典例精析1.带电粒子在电场中的直线运动【例1】在如图所示的装置中，A、B是真空中竖

6、直放置的两块平行金属板，它们与调压电路相连，两板间的电压可以根据需要而改变.当两板间的电压为U时，质量为m、电荷量为－q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的虚线射入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力的情况下要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返回，可以采用的办法是(　　)A.使带电粒子的初速度变为B.使A、B板间的电压增加到2UC.使初速度v0和电压U都减小到原来的一半D.使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍【解析】带电粒子进入电场后做匀减速直线运动，加速度大小为a＝＝，其中d是A、B板间的距离.带电粒子进入电场中的位移为s＝＝由此可见：①当v0变为原来

7、的时，位移为原来的；②当U变为原来的2倍时，位移为原来的；③当v0与U同时变为原来的时，位移为原来的；④当v0与U同时变为原来的2倍时，位移为原来的2倍.【答案】BC【思维提升】带电粒子在电场中既可做加速运动，也可做减速运动.做减速运动时，静电力做负功，是动能转化为电势能的过程.本题也可用动能定理求解如下：s仍表示带电粒子进入电场中的位移，由－qs＝0－mv有s＝，讨论此式可得答案.【拓展1】如图所示，在点电