山東科技版物理選修3-1第二章 電勢能與電勢差 專題復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動（學(xué)案）

1、.年 級高二學(xué) 科物理版 本魯教版內(nèi)容標(biāo)題專題復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：專題復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動【根底知識】 1. 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)的方向是指向電勢降低最快的方向，沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間的間隔 的乘積，即U=Ed。或者說，場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向每單位間隔 上降低的電勢，即E=U/d。電場強(qiáng)度跟電場對電荷的作用力是相聯(lián)絡(luò)的，電勢差是跟電場力挪動電荷做功相聯(lián)絡(luò)的，因此E=U/d是電場力的性質(zhì)與電場能的性質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，是本章中的一個非常重要的關(guān)系。 2. 平行板電容器假設(shè)帶電，中間會形成勻強(qiáng)電場，帶電

2、粒子或微粒在電場中的受力和運(yùn)動情況是很重要的一類問題。1帶電粒子在電場中的運(yùn)動由粒子的初始狀態(tài)和受力情況決定。在非勻強(qiáng)電場中，帶電粒子受到的電場力是變力，解決這種類型的問題只有用動能定理求解。在勻強(qiáng)電場中，帶電粒子受到的是恒力，假設(shè)帶電粒子初速度為零或初速度方向平行于電場方向，帶電粒子將做勻變速直線運(yùn)動；假設(shè)帶電粒子初速度方向垂直于電場方向，帶電粒子做類平拋運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動規(guī)律求解。2帶電小球、帶電微粒計重力或質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，由于帶電小球、帶電微粒和帶電質(zhì)點(diǎn)同時受到重力和電場力的作用，其運(yùn)動情況由重力和電場力共同決定。又因?yàn)橹亓碗妶隽Χ际呛懔?，其做功特點(diǎn)一樣，常將帶電小球、帶電微粒和帶電

3、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動環(huán)境想象成一等效場，等效場的大小和方向由重力場和電場共同決定。3在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)的問題中，何時考慮粒子的重力？何時不計重力？一般來說：根本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有特別說明或有明確暗示以外，一般都不考慮重力但不忽略質(zhì)量。帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等除有特別說明或有明確暗示以外，一般都不能忽略重力。【典型例題】 1. 帶電粒子在電場中的加速問題帶電粒子在電場中會受到電場力的作用，電場力往往會對粒子做功，從而改變粒子的動能或速度，應(yīng)用電場力做功的特點(diǎn)、動能定理及運(yùn)動規(guī)律，可以解決這一類問題。 例1. 兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從

4、O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如下圖，此電子具有的初動能是 A. B. C. D. 解析：電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場力作用，速度逐漸減小，根據(jù)題意和圖示可知，電子僅受電場力，由能量關(guān)系：又，所以，故D正確答案：D變式題1：如下圖，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U，在A板附近有一帶電荷量為q的粒子，在只有電場力作用下，由靜止開場從正極板運(yùn)動到負(fù)極板，在此過程中，電場力做_功，做功的大小為_。粒子的動能增量為_。到負(fù)極板時的速度的大小為_。要想使一個帶電荷量為q的粒子，在只有電場力作用下，從正極板運(yùn)動到負(fù)極板，需抑制電場力做功大小為_，初速度至少為_。變式題2：以下

5、圖是真空中A、B兩板間的勻強(qiáng)電場，一電子由A板無初速度釋放運(yùn)動到B板，設(shè)電子在前一半時間內(nèi)和后一半時間內(nèi)的位移分別為和，在前一半位移和后一半位移所經(jīng)歷的時間分別是和，下面哪個選項正確 A. ，B. ，C. ，D. ，2. 正確運(yùn)用類平拋運(yùn)動的規(guī)律分析解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)問題帶電粒子以垂直于場強(qiáng)的方向射入勻強(qiáng)電場中，將做類平拋運(yùn)動，類平拋運(yùn)動的規(guī)律是適用的。 例2. 一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場，如下圖。假如兩極板間電壓為U，兩極板間的間隔 為d、板長為L。設(shè)粒子束不會擊中極板，那么粒子從進(jìn)入電場到飛出極板時電勢能的變化量為_。粒子的重力忽略不計解

6、析：程度方向勻速，那么運(yùn)動時間豎直方向加速，那么側(cè)移且由得那么電場力做功由功能原理得電勢能減少了答案： 例3. 一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如下圖，假設(shè)兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？解析：在加速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子在極板間的偏距就越大。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題目要求的最大電壓。加速過程，由動能定理得：進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動l在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動，加速度：偏距能飛出的條件

7、為由式得：要使電子能飛出，所加電壓最大為400V。答案：400V變式題：如下圖，靜止的電子在加速電壓為的電場的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下偏轉(zhuǎn)一段間隔 ?，F(xiàn)使加倍，要想使電子的運(yùn)動軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該 A. 使加倍B. 使變?yōu)樵瓉淼?倍C. 使變?yōu)樵瓉淼谋禗. 使變?yōu)樵瓉淼?/2倍 3. 電場與重力場疊加的問題有的帶電體在電場中運(yùn)動時不能忽略重力，那么它們將受電場力和重力兩個力的作用。 例4. 兩平行金屬板A、B程度放置，一個質(zhì)量為kg的帶電微粒以2m/s的程度速度從兩極板正中位置射入電場，如下圖，A、B間距為，板長l=10cm。g取1當(dāng)A、B間電壓時，微粒恰好不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，求該微粒的電性和電荷量。2令B板接地，要使該微粒能穿