第6讲 带电粒子在电场中运动（讲义）-2020-2021学年高二物理上册同步训练教师免备课

第6讲 带电粒子在电场中运动 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。 1．复合场中的受力分析以及电场变化中力的变化问题； 2．电场中力与运动的关系 带电粒子在电场中的加速减速运动 1．受力分析：与力学中受力分析方法相同,只是多了一个电场力而已.如果带电粒子在匀强电场中，则电场力为恒力（qE）,若在非匀强电场，电场力为变力. 2．运动过程分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，收到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加（减）速直线运动. 3．两种处理方法： ①力和运动关系法——牛顿第二定律： 带电粒子受到恒力的作用，可以方便地由牛顿第二定律求出加速度，结合匀变速直线运动的公式确定带电粒子的速度、时间和位移等. ②功能关系法——动能定理： 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ΔEk， 则qUAB=ΔEk=mv-mv. 例1．例：如图真空中有一对平行金属板，间距为d，接在电压为U的电源上，质量为m、电量为q的正电荷穿过正极板上的小孔以v0进入电场，到达负极板时从负极板上正对的小孔穿出.不计重力，求：正电荷穿出时的速度v是多大？ 练习1．如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板．质量为m、电荷量为q的带负电的粒子（不计重力）以初速度v0由小孔水平射入电场，当M、N间的电压为U时，粒子刚好能到达N板．如果要使这个带电粒子到达M、N两板中线位置处即返回，则下述措施能满足要求的是（　） A．使初速度减小为原来的 B．使M、N间的电压提高到原来的4倍 C．使M、N间的电压加倍 D．使初速度减小为原来的，同时M、N间的电压加倍 练习2．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，指出下列对电子运动的描述中错误的是（设电源电动势为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[来源:学科网] D．电子在A板和D板之间做往复运动 练习3．如图所示，一带负电的粒子以初速度v进入范围足够大的匀强电场E中，初速度方向与电场方向平行，粒子不计重力．下列说法正确的是（　） A．粒子一直做匀加速直线运动 B．粒子一直做匀减速直线运动 C．粒子先做匀减速直线运动，再反向做匀加速直线运动[来源:学.科.网Z.X.X.K] D．粒子先做匀加速直线运动，再反向做匀减速直线运动 练习4．电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示．K为阴极，A为阳极，两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止加速．不考虑电子重力，元电荷为e，电子的质量为m，下列说法正确的是（　） A．阴极K应接高压电源的正极 B．阴极从K到A的过程中，加速度大小为 C．电子从K到A电子的电势能减小了eU D．电子由K到A电场力做负功 练习5．如图所示在匀强电场中，将一电荷量为5×10-4C的负电荷由A点移到B点，其电势能增加了0.2J，已知A、B两点间距为2cm，两点连线与电场方向成60°角，问： （1）在电荷由A移到B的过程中，电场力做了多少功？ （2）A、B两点间的电势差为多少？ （3）该匀强电场的电场强度为多大？ 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，但是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ΔEk，则qUAB=ΔEk=mv-mv。 带电粒子在电场中的偏转运动 例2．如图所示，电子从负极板边缘垂直射入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出．现在若使两极板间的距离大于原来的2倍，两极板的电压保持不变，电子入射的方向和位置不变，且电子仍恰从正极板边缘飞出，则电子入射速度大小应为原来的（　） A．倍 B．倍 C．倍 D．2倍 练习1．如图所示，带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的边缘飞出，已知板长为L，板间的距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t，（不计粒子的重力），则（　） A．在前时间内，电场力对粒子做的功为 B．在后时间内，电场力对粒子做的功为 C．在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为1：2 D．在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为2：1 练习2．如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，恰好沿下板边缘飞出．若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球（　） A．将打在下板上 B．仍沿原轨