2022年高中物理复习教案带电粒子在电场中的运动 .pdf

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1、学习必备欢迎下载带电粒子在电场中的运动P3.一、带电粒子在匀强电场中的加速一般情况下带电粒子所受的电场力远大于重力，所以可以认为只有电场力做功。由动能定理 W=qU=Ek，2022121mvmvqU此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、轨迹形状也无关。若初速度v0=0 则mqUv2P4.二、带电粒子在匀强电场中的偏转侧移：，dUULvLdmUqy022421不要死记公式，要清楚物理过程。根据不同的已知条件，改用不同的表达形式 （已知初速度、 初动能、 初动量或加速电压等） 。偏角：dUULdmvUqLvvtany022，注意到tan2Ly，说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线

2、交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。穿越电场过程的动能增量：Ek=Eqy （注意，一般来说不等于qU）P5.对偏移公式的讨论: dUULvLdmUqy022421对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则yq/m 若以相同的动能射入，则yq 若以相同的动量射入，则yqm 经相同电压U0加速后射入，则y 与 q 、m 无关 , 随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。P6.三、示波管的原理利用两组正交的偏转极板，可以控制电子打在荧光屏上的位置。示意图如右：两组偏转电极分别控制电子在水平、竖直方向的偏转。一般在水平偏转电极上加扫描电压（从左向右周期性扫描） ，在竖直偏转电极

3、上加需要研究的信号。四、带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。当带电体的重力和电场力大小可以相比时，不能再将重力忽略不计。这时研究对象经常被称为“带电微粒” 、 “带电尘埃” 、 “带电小球”等等。U L d v0 m，qy vt v0 vy + Y YXX电子枪荧光屏偏 转 电极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习必备欢迎下载P7. 07 年广东普宁市华侨中学三模卷6分别为 1 价和两价的静止铜离子，经过同一电场加速后，再垂直经过同一偏转电场，然后落到一屏上。如图，离子重力不计，以下判断正确的是（A D ）A离

4、子经过加速电场时，二价铜离子受到的电场力的冲量大B在偏转电场中，电场力对两种离子做的功一样多C两种铜离子打在屏上时的速度一样大D两种铜离子打在屏上的同一点P8. 广东茂名市20XX 年第一次模考10如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q 以相同速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P 从两板正中央射入，Q 从下极板边缘入射入，它们最后打在同一点(重力不计 )，则从开始射入到打到上板的过程中（B D ）A、它们的运动时间tQ tPB、它们所带电量之比qP：qQ=1:2 C、它们的动能增量之比2:1:KQKPEED、它们的电势能减少量之比4:1:QPEEP9. 20XX 年物理海南卷6.

5、一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。 两个比荷（即粒子的电荷量与质量之比）不同的带正电的粒子a和b，从电容器的P点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2。 若不计重力，则a和b的比荷之比是（ D ）.1:2 B.1:8 C. 2:1 D. 4:1 P10. 07 年天津市五区县重点学校联考8一个一价和二价的静止铜离子，经过同一电压加速后， 再垂直射入同一匀强偏转电场，然后打在同一屏上，屏与偏转电场方向平行，下列说法正确的是（C ）A二价铜离子打在屏上时的速度小B离开偏转电场后，二价铜离子飞到屏上用的时间长C离子经加速

6、电场加速过程中，二价铜离子受电场力的冲量大D在离开偏转电场时，两种离子在电场方向上的位移不相等P12. 2007 高考理综北京卷22 （16 分）两个半径均为R 的圆形平板电极，平行正对放置，相距为 d，极板间电压为U，板间电场可以认为是均匀的。一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响。求：极板间的电场强度E；粒子在极板间运动的加速度a； 粒子的初速度v0解： （1）极间场强dUE；（2）粒子在极板间运动的加速度mdeUa2（3）由221atd得：eUmdadt22P 精选学

7、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习必备欢迎下载AB v0 meUdRtRv20P14. 20XX年上海卷22 （13 分）如图所示，边长为L 的正方形区域abcd 内存在着匀强电场。电量为q、动能为Ek的带电粒子从a 点沿 ab 方向进入电场，不计重力。（1）若粒子从c 点离开电场，求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能；（2）若粒子离开电场时动能为Ek ，则电场强度为多大？解 ：（ 1 ） L v0t ，202222mvqELmqEtL, 所 以qLEEk4, kktEEqEL, 所以kkktEEqELE5（2）若粒

8、子由bc 边离开电场，L v0t，0mvqELmqEtvy，kykkELEqmvLEqmvEE4221222202222，所以qL)EE(EEkkk2，若粒子由cd 边离开电场，kkEEqEL，所以qLEEEkkP16. 07 届 12 月江苏省丹阳中学试卷17(15 分)如图所示，竖直平行直线为匀强电场的电场线，电场方向未知，A，B 是电场中的两点，AB 两点的连线长为l 且与电场线所夹的锐角为一个质量为m，电荷量为 q 的带电粒子以初速度 v0。从 A 点垂直进入电场，该带电粒子恰好能经过B 点不考虑带电粒子的重力大小(1)根据你学过的物理学规律和题中所给的信息，对反映电场本身性质的物理量

9、 (例如电场方向)，你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果? (2)若仅知道带电小球的电荷量q、初动能k0以及 AB 两点的连线与电场线所夹的锐角三个量，对反映电场本身性质的物理量，你能求得哪些定量结果? 解： （1）因粒子带负电且向下偏转，故电场力方向向下，所以电场方向竖直向上。水平方向匀速运动，有：l sin=0vt 竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有l221cosat解得：加速度220sincos2lvaabcdE精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习必备欢迎下载由 qE=ma，得电场强度大小E=220sin

10、cos2qlmvqmaB 点的电势高于A 点的电势，有A、B 两点间的电势差为：UAB=2202220cot2sincos2cosqmvqmvEl（2）设初速度大小为0v，小球过 B 点竖直分速度为yv，瞬时速度为Bv，水平和竖直位移分别为yx和，则有：tvy2ytvx0而cotxy所以cot20vvy由动能定理得：2202202022121)(212121yyBABmvmvvvmmvmvqU所以 A、B 间的电势差qEUkAB2cot40P19. 20XX 年广东卷 6平行板间加如图4（a）所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t0 时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况。

11、图4（ b）中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是( A ) P20. 07 年 4 月苏州中学调研卷5一匀强电场的电场强度 E 随时间 t 变化的图像如图所示，在该匀强电场中，有一个带电粒子于t0 时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是（D ）A 带电粒子只向一个方向运动vt0Avt0Bvt0Cvt0D图 4（b）T/2 T 3T/2 2T t U U0 U0 0（a）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习必备欢迎下载B0s2s 内，电场力的功等于0 B 4s 末带电粒子回到原出发点D2.

12、5s4s，电场力冲量等于0 P22. 20XX 年理综重庆卷24.(9 分)飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比 q/m.如题 24 图 1,带正电的离子经电压为U 的电场加速后进入长度为L 的真空管AB,可测得离子飞越AB 所用时间t1.改进以上方法，如图24 图 2,让离子飞越AB 后进入场强为E（方向如图）的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B 端，此时，测得离子从A 出发后飞行的总时间t2,（不计离子重力）（1）忽略离子源中离子的初速度，用t1计算荷质比 ;用t2计算荷质比 . （2）离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同，设两个荷质比都为 q/m 的离子在A 端

13、的速度分别为v 和 v（ v v） ,在改进后的方法中，它们飞行的总时间通常不同，存在时间差t.可通过调节电场E 使t=0.求此时 E 的大小 . 解： (19 分 ) (1) 设离子带电量为q,质量为 m,经电场加速后的速度为v,则221mvqU(1) 离子飞越真空管，AB 做匀速直线运动，则L=vt1 (2) 由(1)、 （2）两式得离子荷质比2122UtLmq(3) 离子在匀强电场区域BC 中做往返运动，设加速度为a,则qE=ma (4) t2=avvL2(5) 由(1)、(4)、 （5）式得离子荷质比2221421tEULUmq或221222LEUULmq(6) 两离子初速度分别为v、

14、v,则mqEvvLt2(7) mqEvvLt2(8) 离子真空管E A B C t2U L 离子真空管A B U L t1 题 24 图题 24 图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习必备欢迎下载)vv(qEmvvLttt2(9) 要使 t0,则须02qEmvvL(10) 所以 E=qLvmv2(11) P26. 07 年江苏省扬州市一模17(16 分)如图 (a)所示，平行金属板A 和 B 的距离为d，它们的右端安放着垂直金属板的靶MN。现在A、B 板上加上如图(b)所示的方波形电压，t=0时 A 板比 B 板的

15、电势高，电压的正向值为U0，反向值也为U0，现有由质量为m 的带正电且电荷量为q 的粒子组成的粒子束，从AB 的中点 O 以平行于金属板方向OO的某一初速射入。设粒子能全部打在靶MN 上，而且所有粒子在AB 间的飞行时间均为t，不计重力影响，试问：(1)在距靶 MN 的中心 O点多远的范围内有粒子击中? (2)要使粒子能全部打在靶MN 上，电压U0的数值应满足什么条件?(写出 U0，m、 d、q，T的关系式即可 ) 。(3)电场力对每个击中靶MN 的带电粒子所做的总功是否相等?若相等，请证明并求出此功的数值；若不相等，求出此功的数值范围。解： (1)当粒子由t=nT 时刻进入电场，向下侧向位移

16、最大dmqTU)T(dmqUT)TdmqU()T(dmqUs18732133232220200201（ 3 分）当粒子由t=nT+2T/3 时刻进入电场，向上侧向位移最大dmqTU)T(dmqUs1832120202（3 分）在距靶 MN 的中心 O点下方dmqTU18720至上方dmqTU1820范围内有粒子击中。 （1 分）AB O O v0 MN（a）0 2T/3 U0t U -U05T/3 2T T （b）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习必备欢迎下载（2）220201792187qTmdU,ddmqTUs得（3 分）(3) 电场力对所有粒子做的功都相同。证明：在一个周期内，任一带电粒子受到的电场力冲量恒为ymvTdqUI30因为 vy恒定，故电场力做功相等。（3 分）功为mdTqU)TdmqU(mmvWy222202021832121（3 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页