四川省三臺(tái)高中物理選修3-1學(xué)案帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)要點(diǎn)1.帶電粒子的加速（1）動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行方向進(jìn)入電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加（減）速直線運(yùn)動(dòng)，如果是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則做勻加（減）速運(yùn)動(dòng).（2）功能關(guān)系分析：粒子只受電場(chǎng)力作用，動(dòng)能變化量等于電勢(shì)能的變化量.(初速度為零)；此式適用于一切電場(chǎng)??！2.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到恒定的與初速度方向成900角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng))。（1）沿初速度方向：做_________運(yùn)動(dòng)，位移__________。（2）沿電場(chǎng)力方向：做_________運(yùn)動(dòng)，加速度________，位移。水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由L=v0t得t=L/v0由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：帶電離子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)，豎直方向的分速度：離子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ可由下式確定：電荷射出電場(chǎng)時(shí)的速度的反向延長(zhǎng)線交兩板中心水平線上的位置確定：如圖，設(shè)交點(diǎn)P到右端Q的距離為x，則由幾何關(guān)系得：，3.示波管的原理（1）構(gòu)造及功能如圖①電子槍：發(fā)射并加速電子。②偏轉(zhuǎn)電極：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號(hào)電壓）。：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電）③熒光屏（2）工作原理（如圖所示）偏轉(zhuǎn)電極XX，和YY，不加電壓，電子打到屏幕中心；若電壓只加X(jué)X，，只有X方向偏；若電壓只加YY，，只有y方向偏；若XX，加掃描電壓，YY，加信號(hào)電壓，屏上會(huì)出現(xiàn)隨信號(hào)而變化的圖象。4.在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題中（1）一般來(lái)說(shuō)：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有特別說(shuō)明或有明確暗示以外，一般都不考慮重力（但不忽略質(zhì)量）。（2）帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有特別說(shuō)明或有明顯暗示以外，一般都不能忽略重力。同步檢測(cè)1.一個(gè)電子以初速度為0，垂直進(jìn)入電場(chǎng)，在100V的加速電壓下能達(dá)到多大的末速度？2.如圖，兩板間電勢(shì)差為U，相距為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng).—正離子q以平行于極板的速度v0射入電場(chǎng)中，在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電荷在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ為多少?vv0LU3.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從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，如圖，OA＝h，此電子具有的初動(dòng)能是（）A.B.edUhC.D.4.氘核（電荷量為+e，質(zhì)量為2m）和氚核（電荷量為+e、質(zhì)量為3mA.1：2B.2：1C.1：1D.1：45.一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖，如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)。設(shè)粒子束不會(huì)擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到飛出極板時(shí)電勢(shì)能的變化量為_(kāi)_______。（粒子的重力忽略不計(jì)）6.如圖，—電子具有100eV的動(dòng)能.從A點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，當(dāng)從D點(diǎn)飛出電場(chǎng)時(shí)，速度方向跟電場(chǎng)強(qiáng)度方向成1500角。則A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差UAB＝V。4.如圖，A、B為兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間距離為d，接在電壓為U的電源上.在A板上的中央P點(diǎn)處放置一個(gè)電子放射源，可以向各個(gè)方向釋放電子.設(shè)電子的質(zhì)量m、電荷量為e，射出的初速度為v.求電子打在B板上區(qū)域的面積。6.如圖，離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后，獲得速度，并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度離開(kāi)電場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為，兩板間距離為d，求：（1）的大?。唬?）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間；（3）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力的大小F；（4）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度；（5）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向速度；（6）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度的大??；（7）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向偏移量y；（8）離子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tgθ7.如圖，一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，自A點(diǎn)垂直電場(chǎng)線方向進(jìn)入有界的勻強(qiáng)電場(chǎng)，它從B點(diǎn)飛出時(shí)速度為vB，vB方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的夾角為120°，已知AB沿電場(chǎng)線方向相距d，不計(jì)重力，求：（1）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小U；（2）粒子從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t；（3）勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度L.8.內(nèi)壁光滑半徑為R的環(huán)狀非金屬管豎直放置，AB為該環(huán)的水平直徑，且管的內(nèi)徑遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，環(huán)的AB以下處于水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.現(xiàn)將一質(zhì)量為m，帶電荷為q的小球從管中A點(diǎn)由靜止釋放，小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)C，求；（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；（2）小球第二次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)，小球?qū)鼙趬毫Φ拇笮『头较?.如圖所示，ABCD為放在場(chǎng)強(qiáng)為103V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道，BCD是直徑為0.2m的半圓環(huán)，AB=0.15m，今有一質(zhì)量為10g、帶電最為10-4C的小球自靜止開(kāi)始在電場(chǎng)力作用下由A（1）它運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度是多少？此時(shí)對(duì)軌道壓力有多大？（2）要使小球剛能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的位置應(yīng)離B點(diǎn)多遠(yuǎn)？

答案：（1），0.4；（2）0.2510.在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ（如圖）?，F(xiàn)給小球一個(gè)垂直懸線的初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。試問(wèn)：（1）小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在哪一位置速度最小？速度最小值多大？（2）小球在B點(diǎn)初速度多大？11.如圖，EF與GH間為一無(wú)場(chǎng)區(qū)。無(wú)場(chǎng)區(qū)左側(cè)A、B為相距為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平放置的平行金屬板，兩板上加某一電壓從而在板間形成一勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中A為正極板。無(wú)場(chǎng)區(qū)右側(cè)為一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，點(diǎn)電荷的位置O也為圓弧形細(xì)圓管CD的圓心，圓弧半徑為R，圓心角為120°，O、C在兩板間的中心線上，D位于GH上。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子以初速度v0沿兩板間的中心線射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子出