1、 1課時(shí)24帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2考點(diǎn)一帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 基礎(chǔ)梳理1運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子的重力不計(jì)時(shí)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上，粒子做勻加速(或勻減速)直線運(yùn)動(dòng)2功能觀點(diǎn)：粒子的重力不計(jì)時(shí)粒子動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功 3 疑難詳析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)何時(shí)考慮重力問(wèn)題1基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)明或有明確暗示以外一般可忽略不計(jì)；2帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除非有特殊說(shuō)明或明確暗示以外，一般情況都不能忽略；3根據(jù)題意進(jìn)行分析，有些問(wèn)題中隱含著忽略重力，或考慮重力后造成題目無(wú)法解答，這時(shí)也應(yīng)忽略重力 4考點(diǎn)二

2、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 基礎(chǔ)梳理1基本規(guī)律：(1)加速度：aF/mqE/mqU/md；(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：沿初速度的方向勻速運(yùn)動(dòng)，tL/v0；(3)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏移量： (4)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度的偏向角： 5 61帶電粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，無(wú)論速度方向如何，其反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)圖1電場(chǎng)中水平位移的中點(diǎn) 7 82同號(hào)帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一個(gè)電場(chǎng)加速、再經(jīng)過(guò)同一個(gè)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，粒子的軌跡相同，將要打在熒光屏上的同一點(diǎn)設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，當(dāng)同號(hào)帶電粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角滿足tan ，顯然該角度和粒子的質(zhì)量、電荷量均無(wú)關(guān)，而速度的反向延長(zhǎng)線又一定經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中水平位移的中點(diǎn)，所以同種

3、電性的不同帶電粒子經(jīng)過(guò)同一個(gè)加速電場(chǎng)、再經(jīng)過(guò)同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)射出，方向一致，偏轉(zhuǎn)軌跡相同，打在熒光屏上的同一個(gè)位置 9 深化拓展帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的討論質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向從極板中間射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知極板間距為d、極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)、極板電壓為U，則帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；(1)帶電粒子能打出電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由水平方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)確定比較方便，其值t ；(2)帶電粒子打到極板上時(shí)，電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由豎直方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)確定比較方便，其值t d . 10題型一帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)例1如圖2，極板電容器水平放置，兩極間距為1.6 cm.圖2

4、 11(1)當(dāng)兩板間電勢(shì)差為300 V時(shí)，一帶負(fù)電的小球在距下板0.8 cm處?kù)o止如果兩極間電勢(shì)差減小到60 V時(shí)，帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間？(2)當(dāng)兩極間電勢(shì)差為60 V時(shí)，一質(zhì)子也從距下板0.8 cm處由靜止釋放，則質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間？(質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.671027kg) 12解析(1)取帶電小球?yàn)檠芯繉?duì)象，設(shè)它帶電荷量為q，則帶電小球受重力mg和電場(chǎng)力qE的作用 13答案(1)4.5102s(2)2.1107s 14題后反思：處理問(wèn)題的要點(diǎn)是要注意區(qū)分不同的物理過(guò)程；弄清在不同物理過(guò)程中物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，并選用相應(yīng)的物理規(guī)律主要規(guī)律有：(1)牛頓定律結(jié)合直線運(yùn)動(dòng)

5、公式；(2)動(dòng)能定理 15圖3板長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬板與水平面成角放置，板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電荷量為q，質(zhì)量為m的液滴，以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入兩板間，如圖3所示，射入后液滴沿直線運(yùn)動(dòng)，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E_，液滴離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為_(kāi) 16解析：液滴在電場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力mg和電場(chǎng)力qE兩個(gè)力的作用，而且兩個(gè)力的合力必須與速度共線電場(chǎng)力的方向垂直金屬板斜向上，如圖4所示圖4 17 18題型二帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)例2水平放置的兩塊平行金屬板長(zhǎng)L5.0 cm，兩板間距d1.0 cm，兩板間電壓為90 V，且上板為正，一個(gè)電子沿水平方向以速度v02.0107 m/s，從兩板中間射入，如

6、圖5所示，求：圖5 19(1)電子偏離金屬板時(shí)的側(cè)位移是多少？(2)電子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度是多少？(3)電子離開(kāi)電場(chǎng)后，打在屏上的P點(diǎn)若s10 cm，求OP的高度？解析電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力與重力作用，由于電場(chǎng)力F 1.441015N，遠(yuǎn)大于重力(Gmg9.11030N)，即重力作用對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略不計(jì)，只考慮電場(chǎng)力又由于電場(chǎng)力方向與速度方向垂直，即在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，與平拋運(yùn)動(dòng)類似 20 21答案見(jiàn)解析 22題后反思：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)分別處理兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)即可 23如圖6所示，在真空中有兩塊很大的

7、平行金屬板A和B，A板接地，B板的電勢(shì)為.兩板間的距離為d.在A板的內(nèi)側(cè)涂有熒光物質(zhì)在B板的中央P處有一離子源，它不斷地向各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量為m、初速度為v、電荷量為q的正離子這些離子打在A板的內(nèi)側(cè)時(shí)發(fā)出熒光，求A板上發(fā)出熒光的范圍大小圖6 24則沿B板方向：Rvt，垂直于B板方向：d at2 t2，發(fā)光面積SR2，取立得：S2md2v2/q.答案：2md2v2/q 25題型三帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例3在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)質(zhì)量圖7 26為m，且?guī)д姷男∏颍瞄L(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線將其懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為(如圖7所示)，現(xiàn)給小球一個(gè)垂直懸線的初速度，使小球恰能在豎直

8、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，在哪個(gè)位置速度最小？速度最小值為多大？(2)小球在B點(diǎn)的初速度為多大？ 27解析小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受的重力和電場(chǎng)力均為恒力，這兩個(gè)力的合力的大小為F，我們不妨把重力場(chǎng)與電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)叫做等效重力場(chǎng)，F(xiàn)叫做等效重力，小球在復(fù)合場(chǎng)中的等效重力加速度為g等效 其方向斜向右下方，且與豎直方向成角小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于只有等效重力做功(細(xì)線的拉力不做功)，所以動(dòng)能與等效重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，且總和保持不變，與重力勢(shì)能類比可知，等效重力勢(shì)能為mg等效h，其中h為小球距等效重力勢(shì)能零勢(shì)面的高度 28 29 30題后反思：本題是帶

9、電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題如果復(fù)合場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)疊加的，則帶電體所受的電場(chǎng)力和重力的合力為恒力我們可以把這樣等效處理的復(fù)合場(chǎng)叫等效重力場(chǎng)考查能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化的綜合能力 31圖8如圖8所示，一個(gè)帶正電的微粒，從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒沿直線AB運(yùn)動(dòng)，AB與電場(chǎng)線夾角30.已知帶電微粒的質(zhì)量m1.0107kg，電荷量q1.01010C，A，B兩點(diǎn)相距l(xiāng)20 cm.(取g10 m/s2，結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字) 32(1)試說(shuō)明微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，要求說(shuō)明理由(2)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向(3)要使微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的最小速度是多少？ 圖9 33答案：(1)勻減

10、速直線運(yùn)動(dòng)，理由見(jiàn)解析(2)1.7104N/C水平向左(3)2.8 m/s 341(2021浙江高考)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一電荷量q(q0)、質(zhì)量m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量q、質(zhì)量m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0.若忽略重力的影響，那么 ()A在O、A、B三點(diǎn)中，B點(diǎn)電勢(shì)最高B在O、A、B三點(diǎn)中，A點(diǎn)電勢(shì)最高COA間的電勢(shì)差比BO間的電勢(shì)差大DOA間的電勢(shì)差比BA間的電勢(shì)差小 35答案：AD 362如圖10所示，初速為零的電子經(jīng)電壓U1加速后，垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)側(cè)向位移是h.偏轉(zhuǎn)板間距離為d，偏轉(zhuǎn)

11、電壓為U2，板長(zhǎng)為l.為了提高偏轉(zhuǎn)靈敏度(每單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的側(cè)向位移)，可采用()圖10 37A增大兩板間電勢(shì)差U2B盡可能使板長(zhǎng)l短一些C盡可能使板距d小一些D使加速電壓U1升高一些 38答案：C 393(2019海南高考)靜電場(chǎng)中，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下從電勢(shì)為a的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)為b的b點(diǎn)若帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速率分別為va、vb，不計(jì)重力，則帶電粒子的比荷q/m為() 40答案：C 414兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電極，平行正對(duì)放置，相距為d，極板間的電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的一個(gè)粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心已知質(zhì)子電荷為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求：(1)極板