预习09 带电粒子在电场中的运动-2022年新高二物理暑假预习（人教版2019必修第三册）

预习09 带电粒子在电场中的运动 基础知识 一、带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1．利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于电场是匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等。 2．利用静电力做功结合动能定理分析．适用于问题涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，公式有qEd＝mv2－mv(匀强电场)或qU＝mv2－mv(任何电场)等。 二、带电粒子在电场中的偏转 如图所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U。 (1)运动性质： ①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动． ②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动． (2)运动规律： ①偏移距离：因为t＝，a＝，偏移距离y＝at2＝。 ②偏转角度：因为vy＝at＝，tan θ＝＝。 三、示波管的原理 1．示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极和一对Y偏转电极组成)和荧光屏组成。 2．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。 3．示波管工作原理：被加热的灯丝发射出热电子，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偏转电极上加一个信号电压，在X偏转电极上加一个扫描电压，当扫描电压与信号电压的周期相同时，荧光屏上就会得到信号电压一个周期内的稳定图像。 例题分析 例1.如图，是竖直平面内的光滑固定轨道，水平，长度为；是半径为的四分之一圆弧，与切于点。一质量为，带电量为的小球在空间中水平向右大小为的匀强电场中，从点静止开始向右运动。重力加速度为。小球从点运动到其轨迹的最高点，机械能增量为（　　） A． B． C． D． 例2.光滑水平面上，存在一水平向右的匀强电场。现有一质量为m，带电量为的小球从如图位置由静止释放，右侧有一劲度系数为k的轻质弹簧，轻弹簧的右侧固定在墙上，为其原长位置，小球的带电量不变，且不影响原电场，则（　　） A．小球向右运动遇到弹簧后开始减速 B．弹簧最大压缩量位置与原长位置关于小球的最大速度位置O恰好左右对称 C．小球和弹簧构成的系统在小球从运动到的过程中机械能守恒 D．小球在处的加速度小于处的加速度 例3.如图，一带电小球用绝缘细线悬挂在平行板电容器内部，电容器充电后，小球起摆后保持静止，此时悬线与竖直方向夹角为。下列表述正确的是（　　） A．小球带正电 B．仅增大平行板电容器板间距离，电容器电容变大 C．仅增大小球带电量，悬线拉力减少 D．某时刻剪断悬线，小球在平行板电容器内部作匀加速直线运动 基础小练 一、单选题 1．新冠疫情期间，人们出门戴口罩。口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示，针状电极与平板电极间存在高压，针尖附近的空气被电离后，带电尘埃在电场力的作用下运动，被熔喷布捕获。已知正、负极间的电压为，尘埃受到的重力可以忽略不计，则针状电极附近的带电荷量为、质量为的带负电尘埃被熔喷布捕获时的速度大小为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点斜向上进入水平方向的匀强电场中，倾斜角θ=45°，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置在（　　） A．P点的左上方 B．P点的右上方 C．P点的正上方 D．上述情况都可能 3．如图所示，相距较近的一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，两板间的电场可看作匀强电场。一电子以初速度v0沿平行于板面的方向射入匀强电场，运动轨迹如图中实线所示。则电子在两板间运动过程中（　　） A．速度逐渐增大 B．加速度逐渐增大 C．电子的电势能逐渐增大 D．静电力对电子做负功 4．电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图甲展示了一台医用电子直线加速器，其原理如图乙所示：从阴极射线管的阴极K发射出来的电子（速度可忽略），经电势差的绝对值为U的电场加速后获得速度v，加速电场两极板间的距离为d，不计电子所受重力。下列操作可使v增大的是（　　） A．仅增大U B．仅减小U C．仅增大d D．仅减小d 5．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　） A．极板X应带负电，极板Y应带负电 B．极板X′应带负电，极板Y应带正电 C．极板X应带负电，极板Y′应带负电 D．极板X′应带负电，极板Y′应带正电 6．给平行板电容器充电，断开电源后A极板带正电，B极板带负电。板间一带电小球C用绝缘细线悬挂，如图所示，小球静止时与竖直方向的夹角为，则下列说法错误的是（　　） A．若将B极板向右平移稍许，