北京四中高二辅导-带电粒子在电场中加速和偏转VIP免费

北京四中高二年级物理同步辅导讲座之十八北京四中年级：高二科目：物理期数：0118编稿老师：厉璀琳审稿老师：厉璀琳录入：刘红梅[本周教学内容]1．如图1，在真空中有一对平行金属板，接上电压为u的电池组，在它们之间建立方向水平向右的匀强电场。有一个带电量为+q，质量为m的带电粒子（重力不计）穿过正极板上的小孔进入电场，在电场中被加速，到达负极板时从负极板上正对的小孔穿出。设穿出时速度大小为v，v是多大呢？如果带电粒子在正极板处v0=0,由动能定理得图1qu=mv2-0v=若带电粒子在正极板处v0≠0，由动能定理得qu=mv2-mv22v=2．若将图1中电池组的正负极调换，则两极板间匀强电场的场强方向变为水平向左，带电量为+q，质量为m的带电粒子，以初速度v0，穿过左极板的小孔进入电场，在电场中作匀减速直线运动。<1>若v0>，则带电粒子能从对面极板的小孔穿出，穿出时的速度大小为v，有-qu=mv2-mv02v=第1页<2>若v0<，则带电粒子不能从对面极板的小孔穿出，带电粒子速度减为零后，反方向加速运动，从左极板的小孔穿出，穿出时速度大小v=v0。带电粒子在电场中运动时距左极板的最远距离为x，由动能定理：-qEx=0-mv02E=(式d中为两极板间距离)x=。3．在真空中水平放置一对平行金属板，板长为L，板间距离为d，接上如图2电池组，电压为u，则两极间建立了方向竖直向下的匀强电场，场强大小为E=。图2现有一质量为m，带电量为+q的带电粒子（重力可以忽略），垂直于电场方向以速度v0飞入电场，则带电粒子在电场中所受合力大小F=Eq=q,方向竖直向下，带电粒子加速度大小为a==方向竖直向下，带电粒子在垂直于电场方向做匀速直线运动，带电粒子在平行于电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，画出带电粒子的运动轨迹如图2所示，建立直角坐标系x0y，当带电粒子由P点飞出电场时，vx=v0................(1)vy=at................(2)L=v0t................(3)y=at2..............(4)第2页v=..........(5)tg=.............(6)由(1)—(6)式可得，带电粒子飞出电场时，在垂直于电场方向的速度大小vx=v0,在平行于电场线方向的速度大小vy=合速度大小：v=合速度方向:tg==.带电粒子飞出电场时，偏移的距离y=.[本周重点]：带电粒子在电场中的加速与偏转[例题讲解]：例1．如右图3，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m，电量为-q的带电粒子，以初速v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N极，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述措施能满足要求的是（）A．使初速度减为原来的1/2图3B．使M、N间电压加倍C．使M、N间电压提高到原来的4倍D．使初速度和M、N间电压都减为原来的1/2[分析]：在粒子刚好到达N极的过程中，由动能定理得：-qEd=0-mv02........(1)第3页d=,使初速度减为原来的1/2，则带电粒子离开正极板的最远距离xx==,使M，N间电压加倍则x==.使M，N间电压提高到原来的4倍，则x==.使初速度和M，N间电压都减为原来的1/2，则x==.应选BD。2．氢核（H）和氦核（He）垂直射入同一匀强电场，求分别在下列情况下离开电场时它们的横向位移之比：（1）初速相同；（2）初动能相同；（3）初动量相同；（4）先经过同一加速电场后进入偏转电场。[分析]：粒子在匀强电场中偏转，做匀变速曲线运动：L=v0t.........(1)(L为极板长)y=t2..............(2)(y为横向位移)由（1）（2）两式得：y=(1)初速相同时，y,=·=·=.第4页(2)初动能相同时y=yq==.(3)初动量相同时y=yqm=·=·=.(4)先经过同一加速电场加速由qu加=mv02得y=与qm无关。=1.[小结]：由于基本粒子（电子、质子、粒子等）在电场中受到电场力Eq>>mg,所以基本粒子受到的重力忽略不计，但带电的宏观（由大量分子构成）小颗粒，小球，小液滴所受重力不能忽略。[本周练习]1．如图4，真空中一束电子流，以一定的速度v0沿x轴方向运动，在y轴方向加一匀强电场后，电子流的轨迹如图所示，如果沿x轴取出OA=AB=BC，并分别从A、B、C三点作竖直线和电子轨迹分别交于M、N、P三点。那么：（1）电图4子流经M、N、P三点时，沿x轴分速度之比为_________________。（2）沿y轴分速度之比为____________________。（3）...