2020届高考物理大一轮复习:带电粒子在电场中的运动 知识点讲解+专项练习(PDF版)

带电粒子在电场中的运动 --------------------------------------------------- 一、带电粒子在电场中的加速 [基础导引] 如图 1 所示，在 A板附近有一电子由静止开始向 B板运动，则关 于电子到达 B板时的速率，下列说法正确的是 ( ) ①两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大 ②两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大 ③与两板间的距离无关，仅与加速电压 U有关 ④以上解释都不正确 [知识梳理] 带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子 ________的增量． (1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝ 1 2mv 2－2 1 mv02或 F＝qE＝q U d＝ma. (2)在非匀强电场中：W＝qU＝ 1 2mv 2－2 1 mv02. 思考 ：带电粒子在电场中的运动是否考虑重力？ 二、带电粒子在电场中的偏转 [基础导引] 分析带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场后的运动性质(如图 2 所示)． [知识梳理] 1．进入电场的方式：一个质量为 m、带电荷量为 q的粒子，以初速度 v0________于电场线 方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为 U. 2．受力特点：粒子所受电场力大小________，且电场力的方向与初速度 v0 的方向垂直． 3．运动特点：做________________运动，与力学中的平抛运动类似． 4．运动规律(两平行金属板间距离为 d，金属板长为 l)： 三、示波管 [知识梳理] 1．构造：(1)____________，(2)____________． 2．工作原理(如图 3 所示) 图 1 图 4 图 6 图 3 (1)如果在偏转电极 XX′和 YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动， 打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑． (2)YY′上加的是待显示的____________．XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做 ____________．若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信 号在一个周期内变化的稳定图象. 考点一 带电体在电场中的直线运动 考点解读 带电物体可以在平面上、斜面上、杆上(沿杆)、真空中做直线运动．可以从物体的受力 分析、运动分析、功能关系、能量守恒进行考查． 典例剖析 例 1 如图 4 所示，一带电荷量为＋q、质量为 m的小物块处于一倾 角为 37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场 中，小物块恰好静止．重力加速度取 g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝ 0.8. 求： (1)水平向右电场的电场强度； (2)若将电场强度减小为原来的 1/2，物块的加速度是多大； (3)电场强度变化后物块下滑距离 L时的动能． 考点二 带电粒子在电场中的偏转 考点解读 1．粒子的偏转角 (1)以初速度 v0 进入偏转电场：如图 6 所示，设带电粒子质量为 m，带电荷量为 q，以速度 v0 垂直于电场线方向射入匀强偏转电 场，偏转电压为 U1，若粒子飞出电场时偏转角为 θ，则 tan θ＝ vy vx，式中 vy＝at＝ qU1 md · l v0，vx＝v0，代入得 tan θ＝ qU1l mv20d① 结论：动能一定时 tan θ与 q成正比，电荷量相同时 tan θ与动能成反比． (2)经加速电场加速再进入偏转电场 不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压 U0 加速后进入偏转电场的，则由动能定理 有：qU0＝ 1 2mv 2 0 ② 图 8 由①②式得：tan θ＝ U1l 2U0d ③ 结论：粒子的偏转角与粒子的 q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场． 2．粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)以初速度 v0 进入偏转电场 y＝ 1 2at 2＝ 1 2· qU1 md ·( l v0) 2 ④ 作粒子速度的反向延长线，设交于 O 点，O 点与电场边缘的距离为 x，则 x＝y·cot θ＝ qU1l2 2dmv20· mv20d qU1l ＝ l 2 结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的 l 2处沿直线射出． (2)经加速电场加速再进入偏转电场：若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压 U0 加速后进入偏转电场的，则由②和④得：偏移量：y＝ U1l2 4U0d