1、第二单元 带电粒子在匀强电场中的运动第4课 带电粒子在匀强电场中的运动第八章 电 场知能要求与高考展望知能要求与高考展望1熟练处理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加速与偏转问题2考查题型齐全，高考综合题命题热点之一课 前 自 修1带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动带电粒子仅在电场力的作用下，由静止开始在匀强电场中做匀加速直线运动，由动能定理_，可以求得带电粒子经过加速电场加速后所获得的动能或_qUmv2速度2带电粒子在匀强电场中做类平抛运动(简称电偏转)(1)运动分析：带电粒子以初速度v0垂直于电场方向飞入两带电平行板产生的电场时，若只受电场力的作用，则沿初速度方
2、向带电粒子做_运动，沿电场力的方向粒子做初_运动匀速直线速度为零的匀加速直线(2)带电粒子在电场中运动时间的讨论如下图所示质量为m，带电荷量为q的带正电的粒子，以初速度v0垂直于电场方向，从两个极板中间射入匀强电场，已知极板间的电压为U，且上极板带正电，极板的长度为L，两极板间的距离为d，带电粒子在匀强电场中运动的时间为t.若带电粒子能飞出电场，带电粒子在电场中运动的时间由_决定，其值为t.若带电粒子飞不出电场，带电粒子在电场中运动时间由_决定(推理过程为at2t2)，其值为t _.初速度和板的长度共同电场强度和板间的距离3示波器构造：电子枪、偏转电极、荧光屏工作原理：如图所示，电子先由_电压
3、U1加速，再经偏转电压U2和U3_.加速 偏转重 难 突 破1.带电物体在电场力作用下的运动的处理方法研究带电物体在电场中运动的问题时，会遇到两类带电体是否考虑重力，应根据具体情况来确定当带电体是电子、质子、氘核、氚核、粒子、离子等微观粒子时，由于所受电场力通常都远大于所受的重力，所以重力可以忽略不计(但不能忽略质量)；当带电体是带电的液滴、带电尘埃、带电小球等小物体时，通常它们所受的重力与电场力可以比拟，其质量和重力都要考虑(除有特殊说明外)带电体在电场中运动，综合了电场和力学的知识分析方法和力学分析方法基本相同：先分析受力情况(电场力作为其中一个力)，再分析运动状态和运动过程，然后选取恰当
4、规律解题选取规律时，首先要考虑能量守恒的规律，即动能定理或能量守恒定律，其次再考虑牛顿运动定律2带电粒子在电场中偏转(电偏转)所谓电偏转就是带电粒子(不计重力的微观粒子)垂直射入匀强电场后，做类似于平抛运动的情况对此把它看成是互相垂直的匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动的合运动电偏转有下列规律(带电粒子能飞出电场)：可见，无论粒子从何处离开电场，都好像从沿粒子入射方向在电场中所画的线段的中点射出的懂得了以上规律，就能快捷地处理有关电偏转问题.题 型 探 究题型一带电粒子在电场中做直线运动【例1】(2013济南模拟)如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当
5、整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)水平向右电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大？(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能解析：(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力图如图所示，则有FNsin 37qEFNcos 37mg由可得E.(2)若电场强度减小为原来的，即E由牛顿第二定律得mgsin 37qEcos 37ma可得a0.3g.(3)电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得mgLsin 37qELcos 37Ek0可得Ek0.3
6、mgL.答案：(1)(2)0.3g(3)0.3mgL方法点窍：带电体在匀强电场中做直线运动问题的分析方法：题型二带电粒子在匀强电场中做类平抛运动(电偏转)【例2】如右图所示，质子和粒子在电压为U1的加速电场中由静止加速后垂直进入板长为L、板距为d、电压为U2的匀强偏转电场，则在偏转电场中()A质子向下偏，粒子向上偏，两者分离B质子和粒子都向下偏，但质子偏转更大，两者分离C质子和粒子都向下偏，且两者偏转一样，轨迹相同D质子和粒子都向上偏，且两者偏转一样，轨迹相同审题突破：本题首先要明确两个带电粒子的重力不计，且带电性质相同，在偏转电场中的偏转方向相同其次要大胆设置物理量，在推导偏转角表达式的过程
7、中发现，电性相同的带电粒子经同一加速电场再经同一偏转电场后，偏转角相同，由此正确作出判断解析：如图所示，设质子的质量为m，电荷量为q，它离开电场时的速度为图中的v，它与水平分速度vx之间的夹角为是一个与质子比荷q/m无关的量，可见，任何带同种电荷的粒子离开偏转电场时速度方向相同，故C正确答案：C方法点窍：不计重力的带电粒子垂直射入匀强电场时，所受的电场力与其初速度方向垂直，做类似于平抛运动的运动，我们把这种情况叫做电偏转，把电场叫做偏转电场借助平抛运动的处理方法，可把它看成是平行于极板的匀速直线运动和垂直于极板的初速为零的匀加速直线运动的合运动题型三抓好临界，突破难点【例3】一个电子在经U5
8、000 V的加速电压后，在距两极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d1.0 cm，板长L5.0 cm，那么，要使电子能在平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？解析：加速电场中，由动能定理得eU mv02.进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动Lv0t.在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a，位移y at2.能飞出的条件为y .由以上各式得即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V.答案：所加电压最大为400 V方法点窍：粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态“擦边球”.根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，是求解极值问题的常用方法.随 堂 训 练一个动能为Ek的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2Ek，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的2倍，那么它飞出电容器时的动能变为()A8EkB5EkC4.25EkD4Ek错解：错选B，认为两种情况电场力做功都为WEk而导致错误答案：C
