专项提升Ⅲ 带电粒子在电场中的运动-2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修第三册）

专项提升Ⅲ 带电粒子在电场中的运动 课程标准 学习目标 掌握带电粒子在电场中的运动 1．学会分析带电粒子在电场中的直线运动 2．学会分析带电粒子在电场中的类平抛运动． 3．学会分析带电粒子在电场、电场和重力场复合的圆周运动 知识点一、带电粒子在电场中的直线运动 1.带电粒子在电场中的直线运动 (1)匀速直线运动：带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的静电力与其他力平衡。 (2)匀加速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相同。 (3)匀减速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相反。 2.讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法 (1)力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。 (2)功和能方法——动能定理。 (3)能量方法——能量守恒定律。 知识点二、带电粒子的类平抛运动 1.先求加速度。 2.将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动，在两个方向上分别列运动学方程。 3.涉及功能关系，也可用动能定理列方程。 知识点三、带电体在电场(复合场)中的圆周运动 解决电场(复合场)中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，向心力的来源有可能是重力和静电力的合力，也有可能是单独的静电力。有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”。 [例题1] （多选）如图所示，A、B是一对中心有孔的圆盘，它们间有一定的电势差UAB。一电子（不计重力）以一定初动能Ek0进入A圆盘中心，速度水平向右为正方向，那么电子飞出圆盘中心过程中的速度—时间图像判断正确的（　　） A．如果初动能Ek0＝600eV，UAB＝800V时，运动—速度—时间图像可能是图像③ B．如果初动能Ek0＝600eV，UAB＝﹣800V时，运动—速度—时间图像可能是图像③ C．如果初动能Ek0＝600eV，UAB＝800V时，运动—速度—时间图像可能是图像② D．如果初动能Ek0＝600eV，UAB＝﹣800V时，运动—速度—时间图像可能是图像① [例题2] （多选）如图所示，O点是坐标原点，A、B是Ox轴上的两个点，其中B点坐标为A点坐标的2倍。空间存在电场，一条电场线正好与x轴重合。一带正电的粒子仅在电场力作用下从O点由静止出发会沿Ox轴正方向运动，其速度v与位移x成正比，下列说法正确的是（　　） A．电场线的方向与x轴正方向相同 B．粒子所处的电场为匀强电场 C．O、A之间的电势差为A、B之间的电势差的 D．从O到B电场力所做的功是从O到A电场力所做功的2倍 [例题3] 如图所示，A板附近有一电子由静止开始向B板运动。已知电源电压U＝2500V，电子的电荷量e＝1.6×10﹣19C，电子的质量为。求： （1）电子到达B板时的速度v； （2）电场力对电子做的功WAB。 [例题4] 甲、乙两个带电粒子的电荷量和质量分别为（﹣q，m）、（﹣q，4m），它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场垂直，如图所示。粒子重力不计，则甲、乙两粒子（　　） A．进入偏转电场时速度大小之比为1：2 B．在偏转电场中运动的时间相同 C．离开偏转电场时的动能之比为1：4 D．离开偏转电场时垂直于板面方向偏移的距离之比为1：1 [例题5] 某放射源会不断向空间内各个方向发射速度大小均为v0的电子，电子的质量为m、所带电荷量为e，放射源置于真空容器内，该容器底部有一水平放置的荧光屏，当有电子打到上面时会发出淡淡的荧光，从而可以用来检测电子打到的位置。容器内存在竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E，放射源与荧光屏间的距离为。荧光屏和容器的空间足够大，忽略电子间的相互作用及电子的重力，求： （1）电子打在荧光屏上的速度大小； （2）大量沿水平方向飞出的电子落在荧光屏上的点形成的圆的半径； （3）竖直向下飞出的电子从发射到打在荧光屏上所用时间。 [例题6] 如图，空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小，半径为R的圆环竖直固定。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从轨道内侧最低点A以某一初速度v沿顺时针方向做圆周运动，小球恰好能通过圆弧上与圆心O等高的B点，重力加速度为g，则速度v大小为（　　） A． B． C． D． [例题7] 如图所示，环形塑料管半径为R，竖直放置，且管的内径远小于环的半径，ab为该环的水平直径，环的ab及其以下部分处于水平向左的匀强电场中，管的内壁光滑。现将一质量为m，电荷量为q的小球从管中a点由静止开始释放，已知qE＝mg，小球可以运动过b点。则下列说法正确的是（　　） A．小球带负电荷 B．小球释放后，到达b点时速度为零，并在bda间往复运动 C．小球释放后，第一次和第二次经过最高点c