2019年高中物理总复习：带电粒子在电场中加速、偏转及在变化电场中的运动综合专题练习

人教版2019年高中物理 带电粒子在电场中加速、偏转及在变化电场中的运动综合专题练习（含答案） 学生姓名： 年 级： 老 师： 上课日期： 时 间： 课 次： 一、带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点 对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计。 2．带电粒子加速问题的处理方法 (1)利用动能定理分析。 初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝。mv2，则v＝ (2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。 二、带电粒子的偏转 两极板长为l，极板间距离为d、电压为U。质量为m、带电量为q的基本粒子，以初速度v0平行两极板进入匀强电场后，粒子的运动特点和平抛运动相似： (1)初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝。 (2)电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝。 三、示波管的原理 1．构造 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示。 2．原理 (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。 (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个信号电压，在X偏转极板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。 1．自主思考——判一判 (1)基本带电粒子在电场中不受重力。(×) (2)带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。(×) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。(×) (4)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动。(√) (5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。(√) (6)示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。(×) 2．合作探究——议一议 (1)带电粒子在电场中运动时，什么情况下重力可以忽略？ 提示：①当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力就可以忽略。 ②微观带电粒子，如电子、质子、离子、α粒子等除有说明或明确暗示外，处理问题时均不计重力。而带电的液滴、小球等除有说明或明确暗示外，处理问题时均应考虑重力。 (2)如图所示，带电粒子(不计重力)从两板中间垂直电场线方向进入电场，在电场中的运动时间与什么因素有关？ 提示：若能离开电场，则与板的长度L和初速度v0有关；若打在极板上，则与电场强度E和板间距离有关。 (3)当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束将打在荧光屏什么位置？ 提示：偏转电极不加电压，电子束沿直线运动、打在荧光屏中心，形成一个亮斑。 【带电粒子的加速问题】 1．带电粒子的加速 当带电粒子以很小的速度进入电场中，在静电力作用下做加速运动，示波器、电视显像管中的电子枪、回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的。 2．处理方法 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下： 动力学角度 功能关系角度 涉及知识 应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动分式 功的公式及动能定理 选择条件 匀强电场，静电力是恒力 可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，电场力可以是恒力，也可以是变力 【理解强化】 1．如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板时的速度为v，保持两板间的电压不变，则(　　) A．当增大两板间的距离时，速度v增大 B．当减小两板间的距离时，速度v减小 C．当减小两板间的距离时，速度v不变 D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长 解析：选C　由动能定理得eU＝，当d减小时，v不变，电子在板间运动的时间变短，故选项D错误。，得t＝＝＝mv2，当改变两板间的距离时，U不变，v就不变，故选项A、B错误，C正确；电子做初速度为零的匀加速直线运动， 2．[多选]如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，则下列对电子运动的描述中正确的是(设电源电压为U)(　　) A．电子到达B板时的动能是eU B．电子从B板到达C板动能变化量为零 C．电子到达D板时动能是3eU D．电子在A板和D板之间做往复运动 解析：选ABD　由eU＝EkB可知，电子到达B板时的动能为eU，A正确；因B、C两板间电势差为0，故电子从B板到达C板的过程中动能变化量为零，B正确；电子由C到D的