山東科技版物理選修3-1第二章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 專(zhuān)題復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（學(xué)案）

1、.年 級(jí)高二學(xué) 科物理版 本魯教版內(nèi)容標(biāo)題專(zhuān)題復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：專(zhuān)題復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【根底知識(shí)】 1. 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)的方向是指向電勢(shì)降低最快的方向，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間的間隔 的乘積，即U=Ed?；蛘哒f(shuō)，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位間隔 上降低的電勢(shì)，即E=U/d。電場(chǎng)強(qiáng)度跟電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力是相聯(lián)絡(luò)的，電勢(shì)差是跟電場(chǎng)力挪動(dòng)電荷做功相聯(lián)絡(luò)的，因此E=U/d是電場(chǎng)力的性質(zhì)與電場(chǎng)能的性質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，是本章中的一個(gè)非常重要的關(guān)系。 2. 平行板電容器假設(shè)帶電，中間會(huì)形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電

2、粒子或微粒在電場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)情況是很重要的一類(lèi)問(wèn)題。1帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)由粒子的初始狀態(tài)和受力情況決定。在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子受到的電場(chǎng)力是變力，解決這種類(lèi)型的問(wèn)題只有用動(dòng)能定理求解。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子受到的是恒力，假設(shè)帶電粒子初速度為零或初速度方向平行于電場(chǎng)方向，帶電粒子將做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；假設(shè)帶電粒子初速度方向垂直于電場(chǎng)方向，帶電粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解。2帶電小球、帶電微粒計(jì)重力或質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由于帶電小球、帶電微粒和帶電質(zhì)點(diǎn)同時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，其運(yùn)動(dòng)情況由重力和電場(chǎng)力共同決定。又因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力都是恒力，其做功特點(diǎn)一樣，常將帶電小球、帶電微粒和帶電

3、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境想象成一等效場(chǎng)，等效場(chǎng)的大小和方向由重力場(chǎng)和電場(chǎng)共同決定。3在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題中，何時(shí)考慮粒子的重力？何時(shí)不計(jì)重力？一般來(lái)說(shuō)：根本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有特別說(shuō)明或有明確暗示以外，一般都不考慮重力但不忽略質(zhì)量。帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等除有特別說(shuō)明或有明確暗示以外，一般都不能忽略重力?！镜湫屠}】 1. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速問(wèn)題帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，電場(chǎng)力往往會(huì)對(duì)粒子做功，從而改變粒子的動(dòng)能或速度，應(yīng)用電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)、動(dòng)能定理及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以解決這一類(lèi)問(wèn)題。 例1. 兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從

4、O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如下圖，此電子具有的初動(dòng)能是 A. B. C. D. 解析：電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場(chǎng)力作用，速度逐漸減小，根據(jù)題意和圖示可知，電子僅受電場(chǎng)力，由能量關(guān)系：又，所以，故D正確答案：D變式題1：如下圖，在真空中有一對(duì)平行金屬板，兩板間加以電壓U，在A板附近有一帶電荷量為q的粒子，在只有電場(chǎng)力作用下，由靜止開(kāi)場(chǎng)從正極板運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板，在此過(guò)程中，電場(chǎng)力做_功，做功的大小為_(kāi)。粒子的動(dòng)能增量為_(kāi)。到負(fù)極板時(shí)的速度的大小為_(kāi)。要想使一個(gè)帶電荷量為q的粒子，在只有電場(chǎng)力作用下，從正極板運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板，需抑制電場(chǎng)力做功大小為_(kāi)，初速度至少為_(kāi)。變式題2：以下

5、圖是真空中A、B兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一電子由A板無(wú)初速度釋放運(yùn)動(dòng)到B板，設(shè)電子在前一半時(shí)間內(nèi)和后一半時(shí)間內(nèi)的位移分別為和，在前一半位移和后一半位移所經(jīng)歷的時(shí)間分別是和，下面哪個(gè)選項(xiàng)正確 A. ，B. ，C. ，D. ，2. 正確運(yùn)用類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題帶電粒子以垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是適用的。 例2. 一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，如下圖。假如兩極板間電壓為U，兩極板間的間隔 為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)。設(shè)粒子束不會(huì)擊中極板，那么粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到飛出極板時(shí)電勢(shì)能的變化量為_(kāi)。粒子的重力忽略不計(jì)解

6、析：程度方向勻速，那么運(yùn)動(dòng)時(shí)間豎直方向加速，那么側(cè)移且由得那么電場(chǎng)力做功由功能原理得電勢(shì)能減少了答案： 例3. 一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如下圖，假設(shè)兩板間距d=1.0cm，板長(zhǎng)l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？解析：在加速電壓一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子在極板間的偏距就越大。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題目要求的最大電壓。加速過(guò)程，由動(dòng)能定理得：進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)l在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度：偏距能飛出的條件

7、為由式得：要使電子能飛出，所加電壓最大為400V。答案：400V變式題：如下圖，靜止的電子在加速電壓為的電場(chǎng)的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下偏轉(zhuǎn)一段間隔 。現(xiàn)使加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該 A. 使加倍B. 使變?yōu)樵瓉?lái)的4倍C. 使變?yōu)樵瓉?lái)的倍D. 使變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍 3. 電場(chǎng)與重力場(chǎng)疊加的問(wèn)題有的帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不能忽略重力，那么它們將受電場(chǎng)力和重力兩個(gè)力的作用。 例4. 兩平行金屬板A、B程度放置，一個(gè)質(zhì)量為kg的帶電微粒以2m/s的程度速度從兩極板正中位置射入電場(chǎng)，如下圖，A、B間距為，板長(zhǎng)l=10cm。g取1當(dāng)A、B間電壓時(shí)，微粒恰好不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，求該微粒的電性和電荷量。2令B板接地，要使該微粒能穿