第09讲 带电粒子在电场中的运动-2023-2024学年高二物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教版2019必修第三册)

第09讲：带电粒子在电场中的运动 【考点梳理】 考点一：带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计． 2．带电粒子加速问题的处理方法： ①利用动能定理分析． 初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝mv2，则v＝. ②在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析． 考点二：带电粒子在匀强电场中的偏转 质量为m、带电量为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，板间距离为d，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的方向上：初速度为零，加速度为a＝的匀加速直线运动． 2．运动规律 (1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝. (2)偏转角度：因为vy＝at＝，所以tan θ＝＝. 考点三：示波管的原理 1．构造 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成． 甲　示波管的结构　　　乙　荧光屏 2．原理 (1)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． (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的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偏转极板上加一个信号电压，在X偏转极板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象． 技巧考点归纳：　带电粒子在匀强电场中偏转 1．基本关系： 2．导出关系：粒子离开电场时的侧向位移为：y＝ 粒子离开电场时的偏转角的正切tan θ＝＝ 粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切tan α＝＝. 3．几点说明：①mv为粒子进入电场初动能的2倍． ②叫粒子的比荷． ③由tan θ＝2tan α可知，粒子从偏转电场中射出时，其速度方向反向延长线与初速度方向延长线交于一点，此点平分沿初速度方向的位移． 【题型归纳】 题型一：带电粒子在匀强电场中的直线运动 1．（2022秋·安徽滁州·高二安徽省定远县第三中学校）如图所示，平行金属板A、B在真空中水平正对放置，两极板的间距为d，分别带等量异号电荷。质量为、电量为的带负电的油滴以速度从A极板的左边缘射入电场，沿直线从B极板的右边缘射出，重力加速度为。则下列说法错误的是（    ） A．油滴做匀速直线运动 B．油滴的电势能增加了 C．两极板的电势差 D．两板间的场强大小 2．（2022秋·辽宁沈阳·高二校联考期中）如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板时的速度为v，现保持两板间的电压不变，则当减小两板间的距离时，下列判断正确的是（　　） A．电子的速度v增大 B．两板上所带的电荷量减少 C．电子的速度v不变 D．电子在两板间运动的时间变长 3．（2022秋·北京朝阳·高二北京工业大学附属中学校考期中）如图所示，水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场，板间距离为d，一个带电的液滴带电量大小为q，质量为m，从下板边缘射入电场，沿直线从上板边缘射出，则（　　） ①液滴做的是匀速直线运动②液滴做的是匀变速运动③两板的电势差为④液滴的电势能减少了mgd A．①③ B．②③ C．①③④ D．②③④ 题型二：带电粒子在非匀强电场中的运动 4．（2023·全国·高二专题练习）冷冻电子显微镜能捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程。如图为某种电子显微镜内电场线的分布图，一电子仅在电场力作用下沿直线从a点运动到c点，b为线段ac上的一点。下列说法正确的是（　　） A．场强大小关系为： B．电势高低关系为： C．电子从a点运动到c点的过程中，其电势能逐渐变大 D．电子从a点运动到c点的过程中，其动能先变大后变小 5．（2023秋·重庆九龙坡·高二重庆市杨家坪中学校考期末）两个等量同种正点电荷固定于光滑绝缘水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为、质量为的小物块（可视为质点）从C点静止释放，其在水平面内运动的v－t图像如图乙，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线），则下列说法不正确的（　　） A．由C到A的过程中物块的电势能逐渐减小 B．B、A两点间的电势差 C．由C点到A点电势逐渐降低 D．B点为中垂线上电场强度最大的点，场强为100N/C 6．（2023秋·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨德强学校校考期末）如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，从a运动到b过程中的v-t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分