第一章 静电场 第9节　带电粒子在电场中的运动-高中物理选修3-1【赢在微点】轻松课堂word

第9节　带电粒子在电场中的运动 学习目标 练法指导 1.学习运用电场强度、电场力、牛顿运动定律等知识研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度、位移等物理量的变化。 2．学习运用电场力做功、电势、电势差、等势面等研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。 3．了解示波管的工作原理，体会静电场知识在科学、生产中的运用。 1.从动力学和功能角度都能分析带电粒子的加速问题。 2．类比平抛运动，正确计算带电粒子在匀强电场中的偏转位移、偏转角度等。 3．从动力学角度分析示波管中电子的三个运动阶段，形成完整的模型。 ———　　课/　前/　预/　习·轻/　松/　搞/　定　　——— 要点辨析 1．电子、质子等基本粒子不受重力作用 (×) 2．带电粒子在匀强电场中可能做匀速直线运动 (√) 3．带电粒子只在电场力作用下运动，电场力一定做正功 (×) 4．带电粒子进入匀强电场后，若只受电场力作用，它一定做匀变速运动 (√) 5．电场力做正功时，粒子动能一定增加(×) 预习自检 1.如图所示是真空中A、B两板间的匀强电场，一电子由A板无初速度释放运动到B板，设电子在前一半时间内和后一半时间内的位移分别为s1和s2，在前一半位移和后一半位移所经历的时间分别是t1和t2，下面选项正确的是(　　) [来源:Zxxk.Com] A．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝∶1 B．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝∶1 C．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝1∶(－1) D．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝1∶(－1) 解析　s1＝at2，s2＝a(2t)2－at2＝at2，s1∶s2＝1∶3，x＝at，t1＝ ，2x＝at′2，t2＝t′－t1＝ －，t1∶t2＝1∶(－1)。故D正确。 答案　D 2．一带电粒子在电场中只受静电力作用时，它不可能出现的运动状态是(　　) A．匀速直线运动　　　　　 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动 解析　粒子只受静电力作用，当此力为恒力时，可能做匀加速直线运动(F与v同向，或v0＝0)，当恒力与v0垂直时，粒子做类平抛运动——匀变速曲线运动；当静电力大小不变、方向始终指向一点且与速度垂直时，粒子做匀速圆周运动，例如，电子绕原子核的运动。所以，只有A项是不可能的。 答案　A 3．(多选)如图甲所示，将一束质子流注入长27 km的对撞机隧道，使其加速后相撞，创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态相类似的条件，为研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强有力的手段。设n个金属圆筒沿轴线排成一串，各筒相间地连到正负极周期性变化的电源上，图乙所示为其简化示意图。质子束以一定的初速度v0沿轴线射入圆筒实现加速，则(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A．质子在每个圆筒内都做加速运动 B．质子只在圆筒间的缝隙处做加速运动[来源:学|科|网Z|X|X|K] C．质子穿过每个圆筒时，电源的正负极要改变 D．每个筒长度都是相等的 解析　由于同一个金属筒所在处的电势相同，内部无场强，故质子在筒内必做匀速直线运动；而前后两筒间有电势差，故质子每次穿越缝隙时将被电场加速，则B对，A错。质子要持续加速，下一个金属筒的电势要低，所以电源正负极要改变，故C项对。质子速度增加，而电源正、负极改变时间一定，则沿质子运动方向，金属筒的长度要越来越长，故D项错。 答案　BC 4.如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是(　　) A．粒子在M点的速率最大 B．粒子所受电场力沿电场方向 C．粒子在电场中的加速度不变 D．粒子在电场中的电势能始终在增加 解析　粒子在电场中做曲线运动，受力指向轨迹的内侧，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能先减小后增大，M点速率最小，故A选项错误，D选项错误；负电荷受到的电场力与电场方向相反，故B选项错误；匀强电场中场强处处相等，即粒子在电场中的加速度不变，C选项正确。 答案　C 5．如图所示，在点电荷＋Q的电场中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线QP方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将 (　　) A．沿电场线QP做匀加速运动 B．沿电场线QP做变减速运动 C．沿电场线QP做变加速运动 D．偏离电场线QP做曲线运动 解析　由于点电荷的电场是非匀强电场，带电粒子－q的初速度v0恰与电场线QP方向相同，所受库仑力的方向与电场线QP方向相反，所以带电粒子－q在开始运动后，将沿电场线QP做变减速运动，选项B正确。 答案　B 6.一束初速度不计的电子在经U的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离为d，板长为l，偏转电极边缘到荧光屏的