专题1.7 带电粒子在电场中的综合计算-2019-2020学年高二物理同步题型学案（人教版选修3-1）

2019-2020学年高二物理同步题型学案（人教版选修3-1） 专题1.7 带电粒子在电场中的综合计算 【学习目标】 1、进一步强化对静电场的认识，理解静电场力的性质和能的性质； 2、能够熟练地解决带电粒子在恒定的电场以及一些变化的电场中的加速和偏转问题； 3、能够熟练地解决带电物体在静电场和重力场所构成的复合场中的运动问题. 【知识要点】 一、带电粒子的加速 （1）带电粒子在任何静电场中的加速问题，都可以运用动能定理解决，即带电粒子在电场中通过电势差为UAB 的两点时动能的变化是，则 （2）带电粒子在静电场和重力场的复合场中的加速，同样可以运用动能定理解决，即（W为重力和电场力以外的其它力的功） （3）带电粒子在恒定场中运动的计算方法 带电粒子在恒力场中受到恒力的作用，除了可以用动能定理解决外还可以由牛顿第二定律以及匀变速直线运动的公式进行计算. 二、带电粒子在偏转电场中的运动问题 （定量计算通常是在匀强电场中，并且大多数情况是初速度方向与电场线方向垂直） （1）运动性质：受到恒力的作用，初速度与电场力垂直，做类平抛运动. （2）常用的关系： （U为偏转电压，d为两平行金属板间的距离或沿着电场线方向运动的距离，L为偏转电场的宽度（或者是平行板的长度），v0为经加速电场后粒子进入偏转电场时的初速度.） 带电粒子离开电场时： 沿电场线方向的速度 ； 垂直电场线方向的速度 合速度大小是： 方向是： 离开电场时沿电场线方向发生的位移 三：带电微粒或者带电物体在静电场和重力场的复合场中运动时的能量守恒 （1）带电物体只受重力和静电场力作用时，电势能、重力势能以及动能相互转化，总能量守恒，即 （2）带电物体除受重力和静电场力作用外，如果还受到其它力的作用时，电势能、重力势能以及动能之和发生变化，此变化量等于其它力的功，这类问题通常用动能定理来解决. 【题型分类】 题型一、带电粒子的加速 【例1】　如图所示，在真空中倾斜平行放置着两块带有等量异号电荷的金属板A、B，板与水平方向的夹角为θ，一个电荷量q＝1.41×10－4 C、质量m＝1 g的带电小球，自A板上的孔P以水平速度v0＝0.1 m/s飞入两板之间的电场，经0.02 s后未与B板相碰又回到孔P，g取10 m/s2，则(　　) A．板间电场强度大小为100 V/m B．板间电场强度大小为141 V/m C．板与水平方向的夹角θ＝30° D．板与水平方向的夹角θ＝45° 【同类练习】 1．某空间区域有竖直方向的电场(图甲中只画出了一条电场线)，一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球，在电场中从A点由静止开始沿电场线竖直向下运动，不计一切阻力，运动过程中物体的机械能E与物体位移x关系的图象如图乙所示，由此可以判断 (　　) A．物体所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向上 B．物体所处的电场为匀强电场，场强方向向下 C．物体可能先做加速运动，后做匀速运动 D．物体一定做加速运动，且加速度不断减小 题型二、带电粒子的偏转 【例2】如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏．现将一电子(电荷量为e，质量为m，不计重力)无初速度地放入电场E1中的A点，A点到MN的距离为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求： (1)电子从释放到打到屏上所用的时间t； (2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ； (3)电子打到屏上的点P′(图中未标出)到点O的距离x. 【题后反思】计算粒子打到屏上的位置离屏中心的距离的方法 (1)y＝y0＋Ltan θ(L为屏到偏转电场的水平距离)； (2)y＝(＋L)tan θ(l为电场宽度)； (3)y＝y0＋vy·； (4)根据三角形相似＝. 【同类练习】 如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上．整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么 (　　) A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多 B．三种粒子打到屏上时的速度一样大 C．三种粒子运动到屏上所用时间相同 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 题型三、带电体在电场、重力场中的运动 【例3】如图，光滑斜面倾角为37°，一质量m＝10 g、电荷量q＝＋1×10－6 C的小物块置于斜面上，当加上水平向右的匀强电场时，该物体恰能静止在斜面上，g取10 m/s2，求： (1)该电场的电场强度； (2)若电场强度变为原来的，小物块运动的加速度大小； (3)在(2)前提下，当小物块沿斜面下滑L＝ m时，机械能的改变量