第五节 带电粒子在电场中的运动（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十章 第五节 带电粒子在电场中的运动 考点一：带电粒子在电场中的加速 【技巧与方法】 1．带电粒子在电场中运动时重力的处理 (1)微观粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。 (2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 2．带电粒子在电场中的加速 带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做加(减)速运动。有两种分析思路： (1)用动力学观点分析：a＝，E＝，v2－v＝2ad。(适用于解决的问题：属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量) (2)用功能观点分析：粒子只受静电力作用，静电力做的功等于粒子动能的变化，qU＝mv2－mv。(适用于解决的问题：只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景) 【例1】如图所示，水平安放的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量m，带电量为+q的小球，在B板下方距离H处，以初速v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，不计空气阻力，欲使小球刚好能到A板，则A、B间电势差UAB=___________。 【针对训练1】如图所示装置，真空中有三个电极：发射电子的阴极：其电势φk＝－182V；栅网：能让电子由其间穿过，电势φg＝0；反射电板电势为φr＝－250V.与栅网的距离d＝4mm.设各电极间的电场是均匀的，从阴极发射的电子初速度为零，电子所受重力可以忽略，已知电子质量是0.91×10－30kg，电荷量e＝1.6×10－19C，设某时刻有一电子穿过栅网飞向反射极，则它经过_________时间后再到栅网．（保留2位有效数字） 考点二：带电粒子在电场中的偏转 【技巧与方法】 1．基本规律 带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。 (1)初速度方向。 (2)电场线方向。 (3)离开电场时的偏转角的正切值：tanθ＝＝。 (4)离开电场时位移与初速度方向的夹角的正切值：tanα＝＝。 2．两个推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点。 (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的，即tanα＝tanθ。 【例2】水平放置的两块平行金属板长L＝5.0 cm，两板间距d＝1.0 cm，两板间电压为90 V，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v0＝2.0×107 m/s，从两板中间射入，如图所示，求： (1)电子离开金属板时的侧位移是多少？ (2)电子飞出电场时的速度是多少？ (3)电子离开电场后，打在屏上的P点，若s＝10 cm，求OP的高度． 【针对训练2】如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的（　　） A．2倍 B．4倍 C． D． 考点三：带电粒子在示波管中的运动分析 【技巧与方法】 (1)运动规律 如图1所示，带电粒子在示波管中先做加速运动，然后做偏转运动，且在X方向和Y方向均发生偏转(其中Y方向加信号电压，X方向加周期与信号电压相同的扫描电压，如图2)。带电粒子在示波管中的偏转运动，实质是在交变电场中的运动。 (2)确定最终偏移距离 思路一： 思路二： → 【例3】如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央O形成亮斑。如果只逐渐增大之间的电势差，则（　　） A．在荧屏上的亮斑向上移动 B．在荧屏上的亮斑向下移动 C．偏转电场的电场强度减小 D．偏转电场对电子做的功减少 【针对训练3】一如图所示，从炽热的金属丝飞出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是(　　) A．仅将偏转电场极性对调 B．仅增大偏转电极间的距离 C．仅增大偏转电极间的电压 D．仅减小偏转电极间的电压 考点达标 一、单选题 1．如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的（　　） A．2倍 B．4倍 C． D． 2．如图所示，一带电小球从A处竖直向上进入一水平方向的匀强电场中，进入电场时小球的动能为4 J，运动到最高点B时小球的动能为4J，则小球运动到与A点在同一水平面上的C点(图中未画出)时的动能为(　　) A．12J B．16 J C．20 J D．24 J 3．如图所示，质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点，并处在水平向左的匀强电场E