9.1 带电粒子在电场中的运动（讲义）（4考点+7题型）-2023-2024学年高二物理上学期期中期末题型复习

9.1带电粒子在电场中的运动 考点一　平行板电容器的动态分析 1 考点二　带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动 2 考点三　带电粒子在电场中的偏转 3 考点四　带电体在复合场中的运动 4 题型1平行板电容器的动态分析——两极板间电势差不变 4 题型2平行板电容器的动态分析——两极板间电荷量不变 5 题型3带电粒子在电场中的直线加速 6 题型4带电体在静电力和重力下的直线运动(等效重力场) 8 题型5带电粒子在匀强电场中的偏转 10 题型6带电粒子在重力场和电场复合场中的偏转 11 题型7带电粒子在交变电场中的运动 13 考点一　平行板电容器的动态分析 1．电容器的充、放电 (1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能． (2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． 2．对公式C＝的理解 电容C＝，不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关． 3．两种类型的动态分析思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变． (2)用决定式C＝分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E＝分析电容器两极板间电场强度的变化． 　　　　　两种类型平行板电容器的动态分析问题 平行板电容器的动态分析问题有两种情况：一是电容器始终和电源连接，此时U恒定，则Q＝CU∝C，而C＝∝，两板间场强E＝∝；二是电容器充电后与电源断开，此时Q恒定，则U＝，C∝，场强E＝＝∝. 考点二　带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动 1．做直线运动的条件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动． (2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动． 2．用功能观点分析 a＝，E＝，v2－v＝2ad. 3．用功能观点分析 匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv 非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1 　　　　　处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 (1)微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化． (2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化． 考点三　带电粒子在电场中的偏转 1．带电粒子在电场中的偏转 (1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动． (3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)运动规律： ①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间 ②沿电场力方向，做匀加速直线运动 2．带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的． 证明：由qU0＝mv y＝at2＝··()2 tan θ＝ 得：y＝，tan θ＝ (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为. 3．带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系 当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUy＝mv2－mv，其中Uy＝y，指初、末位置间的电势差． 考点四　带电体在复合场中的运动 等效法处理叠加场问题 1．各种性质的场(物质)与实际物体的根本区别之一是场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场． 2．将叠加场等效为一个简单场，其具体步骤是：先求出重力与电场力的合力，将这个合力视为一个“等效重力 ”，将a＝视为“等效重力加速度”．再将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解即可． 题型1平行板电容器的动态分析——两极板间电势差不变 [题型专练1]. （2023秋•哈尔滨期末）如图所示，平行板PQ、MN与电源相连，开关K闭合，从O点沿两板间中线不断向两板间射入比荷一定的带正电的粒子，粒子经电场偏转后发生的侧移为y，不计粒子的重力，要减小侧移y，下列操作可行的是（　　） A．仅将PQ板向下平移一些 B．仅将PQ板向上平移一些 C．将开关K断开，仅将PQ板向下平移 D．将开关K断开，仅将PQ板向上平移 [题型专练2]. （多选）（2023秋•白山期末）如图，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板，B极板接地。闭合开关S，一带电液滴在两极板间的P点处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．该液滴带负电 B．将一块有机玻璃插到两极板之间，电容器的电容将变小 C．保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，液滴将保持静止 D．断开开关S，