山东省德州市高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动（教师版） 新人教版选修3-1VIP免费

第9节带电粒子在电场中的运动1.如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将()A．沿电场线方向做匀加速直线运动B．沿电场线方向做变加速直线运动C．沿电场线方向做匀减速直线运动D．偏离电场线方向做曲线运动答案C解析在匀强电场E中，带电粒子所受电场力为恒力．带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此，带电粒子－q在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动．2．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是()A.B．edUhC.D.答案D解析电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小．根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力．这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题．即mv＝eUOA.因E＝，UOA＝Eh＝，故mv＝.所以D正确．3．下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是()A．质子HB．氘核HC．α粒子HeD．钠离子Na＋答案A解析由qU＝mv2得v＝，然后比较各粒子的可得A正确．4．如图所示，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，U、d、L、m、q、v0已知．请完成下列填空．(1)穿越时间：________.(2)末速度：________.(3)侧向位移：________，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y与________成正比；若以相同的动能射入，则y与________成正比；若经相同的电压U0加速后射入，则y＝，与m、q无关，随加速电压的增大而________，随偏转电压的增大而________．(4)偏转角正切：________________(从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然过水平位移的________)．答案(1)(2)(3)带电粒子的比荷粒子的电荷量减小增大(4)中点解析粒子从偏转电场射出的偏转距离y＝at2＝··()2.作粒子速度的反向延长线．设交水平位移所在直线于O点，O到右边缘距离x，则x＝＝.可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像从极板间的中央处沿直线射出一样(经常直接用于计算中，可简化计算过程)．5．示波管的基本原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中被偏转．电子枪的作用是：产生高速飞行的一束电子．偏转电极YY′上加的是待显示的信号电压，XX′电极上接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压．【概念规律练】知识点一带电粒子在电场中的直线运动1.如图所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？答案∶1解析设A、B两点间的电势差为U，由动能定理得对质子：mHv＝qHU对α粒子：mαv＝qαU所以＝＝＝.点评电荷在匀强电场中做匀变速运动时可用动能定理和运动学公式求解，当电荷在电场中做变加速运动时，不能用运动学公式求解，但可用动能定理求解．用心爱心专心12．一个电子(质量为9.1×10－31kg，电荷量为1.6×10－19C)以v0＝4×107m/s的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小E＝2×105N/C，不计重力，求：(1)电子在电场中运动的加速度大小；(2)电子进入电场的最大距离；(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能．答案(1)3.5×1016m/s2(2)2.28×10－2m(3)3.6×10－16J解析(1)电子沿着匀强电场的电场线方向飞入时，仅受电场力作用，且做匀减速运动，由牛顿第二定律，得qE＝ma，即a＝＝m/s2＝3.5×1016m/s2(2)电子做匀减速直线运动．由运动学公式得v＝2ax，即x＝＝m＝2.28×10－2m.所以电子进入电场的最大距离为2.28×10－2m(3)当电子进入电场最大距离一半时，即电子在电场中运动x′＝＝1.14×10－2m时，设此时动能为Ek，电场力做负功，由动能定理，得－qEx′＝Ek－mv所以Ek＝mv－qEx′＝×9.1×10－31×(4×107)2－1.6×10－19×2×105×1.14×10－2＝3.6×10－16J点评由牛顿第二定律，结合匀变速直线运动的规律或动能定理求解．知识点二带电粒子在电场中的偏转3．如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极...