山東科技物理第二輪復(fù)習(xí)-帶電粒子在電場中的運(yùn)動（學(xué)案） 含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精年級高三學(xué)科物理版本魯教版內(nèi)容標(biāo)題帶電粒子在電場中的運(yùn)動【本講教育信息】一。教學(xué)內(nèi)容：帶電粒子在電場中的運(yùn)動二.具體過程高考命題展望本章是電學(xué)部分的基礎(chǔ)，為歷年高考試題中考點分布的重點區(qū)之一，尤其是在力電綜合試題中巧妙地把電場概念與牛頓定律、動能定理等力學(xué)知識有機(jī)結(jié)合起來,要求學(xué)生有較高的綜合解題的能力。另外，平行板電容器也是命題頻率較多的知識點。其它如庫侖定律，場強(qiáng)疊加等命題近幾年頻率有所下降.同時,近幾年本部份的命題與生產(chǎn)技術(shù)、生活實際、科學(xué)研究等聯(lián)系也很多，如靜電屏蔽、尖端放電和避雷針、電容式傳感器、靜電的防止和應(yīng)用、示波管原理、靜電分選等等,都成為新情景綜合問題的命題素材.當(dāng)然從近幾年高考的填空部分的考查內(nèi)容來看，“描跡法畫電場線”實驗也不可忽視.1。真空中的庫侖定律①內(nèi)容:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電荷量成正比,跟它們之間的距離成反比,作用力的方向在它們的連線上。②公式：F=k,其中k＝9×109N·m2/C2,叫做靜電力常量。③適用條件:真空中、點電荷2.電場強(qiáng)度:定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值，叫做這一點的電場強(qiáng)度.定義式：E=F/q方向：正電荷在該點的受力方向，是矢量。電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。電場強(qiáng)度的三個公式：①E＝F/q為定義式，適用于任何電場；②E＝k是由真空中點電荷所形成的電場決定的3。電場線①概念：為了直觀形象地描述電場中各點的強(qiáng)弱及方向,在電場中畫出一系列曲線,曲線上各點的切線方向表示該點的場強(qiáng)方向，曲線的疏密表示電場的強(qiáng)弱。這樣的曲線叫電場線。②特點:始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)）；任意兩條電場線不會相交;沿電場線方向電勢逐漸降低。③幾種電場的電場線：正點電荷、負(fù)點電荷、等量同種電荷、等量異種電荷、勻強(qiáng)電場4.電勢差：電荷在電場中兩點間移動時，電場力所做的功跟它的電量的比值，叫做這兩點間的電勢差。公式：.電勢差的運(yùn)算:UAC＝UAB+UBC5.電勢能:電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢為零處電場力所做的功。電場力對電荷做正功，電勢能減少；電場力對電荷做負(fù)功，電勢能增加，且電勢能的改變量,等于電場力做功的多少。電場力做功的計算：（1）由公式W＝Fscos變形得到W＝qEscos，適用于勻強(qiáng)電場.（2)由公式W＝qU,對任何電場均適用。(3）由動能定理求。6。帶電粒子在電場中的加速(1）運(yùn)動狀態(tài)的分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場,受到的電場力與運(yùn)動方向在同一直線上，做加（減）速直線運(yùn)動.（2）用功能觀點分析：電場力對帶電粒子動能的增量。說明：①此法不僅適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場.②對勻強(qiáng)電場，也可直接應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律7.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（1)運(yùn)動狀態(tài)的分析：帶電粒子垂直于勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后,受到恒定的與初速度方向成90°角的電場力作用而做勻變速曲線運(yùn)動。(2）偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的分析方法:把曲線運(yùn)動進(jìn)行分解①垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動：，②平行于場強(qiáng)方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動：，，側(cè)移位移：偏轉(zhuǎn)角：【典型例題】1、帶電粒子在含電場的復(fù)合場中的運(yùn)動例1。如圖，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為Ua、Ub和Uc，Ua>Ub>Uc。一帶正電粒子射入電場中，其運(yùn)動軌跡如實線KLMN所示。由圖可知A.粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B.粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C.粒子從K到L的過程中,靜電勢能增加D.粒子從L到M的過程中，動能減少（全國高考）解析：理解能力應(yīng)包括對基本概念的透徹理解、對基本規(guī)律準(zhǔn)確把握。本題就體現(xiàn)了高考在這方面的意圖。這道小題檢查了電場線的概念、牛頓第二定律、做曲線運(yùn)動物體速度與加速度的關(guān)系、電場線與等勢面的關(guān)系、電場力功(重力功)與電勢能(重力勢能）變化的關(guān)系。能量守恒定律等基本概念和規(guī)律。要求考生理解概念規(guī)律的確切含義、適用條件，鑒別似是而非的說法。故選AC。2、帶電小球在電場中的運(yùn)動例2.（2007·南京期末)如圖所示，一帶電量為+q,質(zhì)量為m的小球，從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速水平拋出，在距拋出點水平距離為L處有根管口比小球略大的豎直細(xì)管，管的上口距地面，為了使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方整個區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場，求：（1）小球的初速度的大小；（2）應(yīng)加電場的場強(qiáng)大??；（3)小球落地時的動能。思路點撥：（1）小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，水平方向做勻減速運(yùn)動。(2）要使小球無碰撞通過管子，則當(dāng)它到達(dá)管口時,速度方向為豎直向下.解答：（1）豎直方向，小球做自由落體運(yùn)動，則運(yùn)動至管口時間為:水平方向，小球做勻減速運(yùn)動，減速至0。位移，解得（2)水平方向,根據(jù)牛頓第二定律:又由運(yùn)動學(xué)公式：解得(3）由動能定理有解得:。規(guī)律方法：解決此類問題涉及兩方面的知識，一是將小球的運(yùn)動分解為互相垂直的方向,找出各自的運(yùn)動規(guī)律,根據(jù)題目所給條件列出方程，二是根據(jù)電場力做功特點，應(yīng)用功能關(guān)系列出方程。3、帶電粒子在周期性變化的電場中運(yùn)動例3.在圖甲中A和B是真空中的兩塊面積很大的平行金屬板，A、B間的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，在圖甲中O點到A和B的距離皆為l，在O處不斷地產(chǎn)生電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電的微粒，在交變電壓變化的每個周期T內(nèi)，均勻產(chǎn)生300個上述微粒，不計重力，不考慮微粒之間的相互作用，這種微粒產(chǎn)生后,從靜止出發(fā)在電場力的作用下運(yùn)動，設(shè)微粒一旦碰到金屬板，它就附在板上不再運(yùn)動，且其電量同時消失，不影響A、B板的電勢,已知上述的，，微粒電荷量，質(zhì)量,，試求：（1）在時刻出發(fā)的微粒，會在什么時刻到達(dá)哪個極板？（2）在這段時間內(nèi)哪個時刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板？（3）在到這段時間內(nèi)產(chǎn)生的微粒中有多少個微粒可到達(dá)A板？思路點撥：以的變化規(guī)律分析不同時刻出發(fā)的粒子的運(yùn)動情況，找出臨界條件,解答問題.解答：（1）設(shè)在0時刻產(chǎn)生的微粒在時刻到達(dá)A板，且。在此過程中微粒加速度為。由，得。,所以假設(shè)成立，該微粒在s時刻到達(dá)A板。(2）如圖所示，設(shè)在到這段時間內(nèi)的時刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板，若再設(shè)此微粒在時間內(nèi)的時刻到達(dá)A板時的速度剛好為零，時間內(nèi)的加速度的大小為.微粒在時刻的速度為，微粒在時間內(nèi)的位移為解之得，，所以假設(shè)成立,時刻產(chǎn)生的微粒剛好不能到達(dá)A板.（3）時刻產(chǎn)生的微粒在時刻到達(dá)A板時速度為零，并立即返回，設(shè)時間內(nèi)一直向B板運(yùn)動,則其位移為。即該微粒一定會被B板吸收，在到這段時間內(nèi)的時刻及其以后產(chǎn)生的微粒都不能到達(dá)A板,所以在到這段時間內(nèi)能到達(dá)A板微粒的個數(shù)為個.4、帶電粒子在電場中運(yùn)動的實際應(yīng)用例4。一種電子儀器叫示波器,它的核心部件是示波管，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空,電子槍中熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子,初速度很小，可視為零，如圖所示，電子槍的加速電壓為，緊挨著是偏轉(zhuǎn)電極y和y′和偏轉(zhuǎn)電極x和x′，設(shè)偏轉(zhuǎn)電極的極板長度均為，板間距離均為d，偏轉(zhuǎn)電極x和x′的右端到熒光屏的距離為（電子的質(zhì)量為m,電量為e）,在示波管中如果偏轉(zhuǎn)電極x和x′,y和y′沒有加電壓，電子離開偏轉(zhuǎn)電極后將沿直線前進(jìn)，打在熒光屏上的坐標(biāo)原點,產(chǎn)生亮斑，求:（1）若只在y和y′間加電壓,則電子到達(dá)熒光屏上的速度多大？（2)電子到達(dá)熒光屏上的點的y坐標(biāo)與y與y′間加電壓（）的關(guān)系式。思路點撥：電子在示波器中的運(yùn)動可以分為三個階段,第一階段加速，第二階段偏轉(zhuǎn),第三階段在偏轉(zhuǎn)電場外勻速直線運(yùn)動打在熒光屏上，據(jù)此選用不同規(guī)律列式求解。解答：（1）電子經(jīng)加速電壓加速電子在極板yy′中運(yùn)動的時間為電子離開yy′時的縱向速度電子到達(dá)屏的速度,。(2）電子離開yy′的縱向位移電子離開yy′到達(dá)熒光屏上yy′所用的時間為電子離開yy′后在y方向上通過的位移為電子到達(dá)熒光屏上的y坐標(biāo)值為。規(guī)律方法：示波器問題是典