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)_第1頁(yè)
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)_第2頁(yè)
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)_第3頁(yè)
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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

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