复习课件带电粒子在电场中的运动 (2).ppt
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1、带电粒子带电粒子在电场中的运动在电场中的运动庞留根庞留根吕叔湘中学吕叔湘中学2007年年7月月http:/Email:2021/8/8 星期日1一、一、带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速二、二、带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转对偏移公式的讨论对偏移公式的讨论三、三、示波管的原理示波管的原理07年广东普宁市华侨中学三模卷年广东普宁市华侨中学三模卷6广东茂名市广东茂名市2007年第一次模考年第一次模考102007年物理海南卷年物理海南卷607年天津五区县重点校联考年天津五区县重点校联考82007高考理综北京卷高考理综北京卷222007年上海卷年上海卷2207届
2、届12月江苏省丹阳中学试卷月江苏省丹阳中学试卷172007年广东卷年广东卷607年年4月苏州中学调研试卷月苏州中学调研试卷52007年重庆卷年重庆卷2407年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模17带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动2021/8/8 星期日2一、带电粒子在匀强电场中的加速一、带电粒子在匀强电场中的加速一一般般情情况况下下带带电电粒粒子子所所受受的的电电场场力力远远大大于于重重力力,所所以以可可以认为只有电场力做功。由动能定理以认为只有电场力做功。由动能定理W=qU=Ek，此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、轨迹形状
3、也无关。轨迹形状也无关。若初速度若初速度v0=0则则2021/8/8 星期日3二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转侧移：侧移：Lv0m，qv0vyUdyvt不不要要死死记记公公式式，要要清清楚楚物物理理过过程程。根根据据不不同同的的已已知知条条件件，改改用用不不同同的的表表达达形形式式（已已知知初初速速度度、初初动动能能、初初动量或加速电压等）。动量或加速电压等）。偏角：偏角：注意到注意到,说明穿出时刻的末速度的反向说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。这一点和平
4、抛运动的结论相同。穿越电场过程的动能增量：穿越电场过程的动能增量：Ek=Eqy（注意，一般来说不等于（注意，一般来说不等于qU）2021/8/8 星期日4对偏移公式的讨论对偏移公式的讨论（4）对于不同的带电粒子对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则若以相同的速度射入，则yq/m若以相同的动能射入，则若以相同的动能射入，则yq若以相同的动量射入，则若以相同的动量射入，则yqm若经相同电压若经相同电压U0加速后射入，则加速后射入，则y与与q、m无关无关,随加速电压的增大而减小，随偏转随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。电压的增大而增大。2021/8/8 星期日5三、示波管的原理三、示
5、波管的原理YXY偏转电极偏转电极X电子枪电子枪荧荧光光屏屏利利用用两两组组正正交交的的偏偏转转极极板板，可可以以控控制制电电子子打打在在荧荧光光屏屏上上的的位位置置。示示意意图图如如右右：两两组组偏偏转转电电极极分分别别控控制制电电子子在在水水平平、竖竖直直方方向向的的偏偏转转。一一般般在在水水平平偏偏转转电电极极上上加加扫描电压（从左向右周期性扫描电压（从左向右周期性扫描），在竖直偏转电极上扫描），在竖直偏转电极上加需要研究的信号。加需要研究的信号。四、带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。四、带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。当带电体的重力和电场力大小可以相比时，不能再当带电体的重
6、力和电场力大小可以相比时，不能再将重力忽略不计。这时研究对象经常被称为将重力忽略不计。这时研究对象经常被称为“带电带电微粒微粒”、“带电尘埃带电尘埃”、“带电小球带电小球”等等。等等。2021/8/8 星期日607年广东普宁市华侨中学三模卷年广东普宁市华侨中学三模卷66分分别别为为一一价价和和两两价价的的静静止止铜铜离离子子，经经过过同同一一电电场场加加速速后后,再再垂垂直直经经过过同同一一偏偏转转电电场场,然然后后落落到到一一屏屏上上。如图如图,离子重力不计离子重力不计,以下判断正确的是（以下判断正确的是（）A离子经过加速电场时，二价铜离子受到的电场离子经过加速电场时，二价铜离子受到的电场力
7、的冲量大力的冲量大B在偏转电场中在偏转电场中,电场力对两种离子做的功一样多电场力对两种离子做的功一样多C两种铜离子打在屏上时的速度一样大两种铜离子打在屏上时的速度一样大D两种铜离子打在屏上的同一点两种铜离子打在屏上的同一点AD2021/8/8 星期日7广东茂名市广东茂名市2007年第一次模考年第一次模考1010如如图图所所示示，质质量量相相同同的的两两个个带带电电粒粒子子P、Q以以相相同同速速度度沿沿垂垂直直于于电电场场方方向向射射入入两两平平行行板板间间的的匀匀强强电电场场中中，P从从两两板板正正中中央央射射入入，Q从从下下极极板板边边缘缘入入射射入入，它它们们最最后后打打在在同同一一点点(
8、重重力力不不计计)，则则从从开开始始射射入到打到上板的过程中入到打到上板的过程中（）A、它们的运动时间、它们的运动时间tQtPB、它们所带电量之比、它们所带电量之比qP：qQ=1:2C、它们的动能增量之比、它们的动能增量之比D、它们的电势能减少量之比、它们的电势能减少量之比PQBD2021/8/8 星期日82007年物理海南卷年物理海南卷66.一一平平行行板板电电容容器器中中存存在在匀匀强强电电场场，电电场场沿沿竖竖直直方方向向。两两个个比比荷荷（即即粒粒子子的的电电荷荷量量与与质质量量之之比比）不不同同的的带带正正电电的的粒粒子子a和和b，从从电电容容器器的的P点点（如如图图）以以相相同同的
9、的水水平平速速度度射射入入两两平平行行板板之之间间。测测得得a和和b与与电电容容器器极极板板的的撞撞击击点点到到入入射射点点之之间间的的水水平平距距离离之之比比为为1:2。若不计重力，则。若不计重力，则a和和b的比荷之比是的比荷之比是（）.1:2 B.1:8C.2:1D.4:1P解解:D2021/8/8 星期日907年天津五区县重点校联考年天津五区县重点校联考88一一个个一一价价和和二二价价的的静静止止铜铜离离子子，经经过过同同一一电电压压加加速速后后，再再垂垂直直射射入入同同一一匀匀强强偏偏转转电电场场，然然后后打打在在同同一一屏上，屏与偏转电场方向平行，下列说法正确的是屏上，屏与偏转电场方
10、向平行，下列说法正确的是（）A二价铜离子打在屏上时的速度小二价铜离子打在屏上时的速度小B离开偏转电场后离开偏转电场后,二价铜离子飞到屏上用的时间长二价铜离子飞到屏上用的时间长C离离子子经经加加速速电电场场加加速速过过程程中中，二二价价铜铜离离子子受受电电场场力的冲量大力的冲量大D在离开偏转电场时，两种离子在电场方向上的位在离开偏转电场时，两种离子在电场方向上的位移不相等移不相等C解见下页解见下页2021/8/8 星期日10解：解：可见离开偏转电场时，两种离子的偏移相等，可见离开偏转电场时，两种离子的偏移相等，D错错.离开偏转电场后离开偏转电场后,在初速度方向仍以在初速度方向仍以v0做匀速运动，
11、做匀速运动，可见二价铜离子飞到屏上用的时间短，可见二价铜离子飞到屏上用的时间短，B错错.铜离子铜离子离开偏转电场时离开偏转电场时为为vt，离开偏转电场后做匀离开偏转电场后做匀速直线运动，打在屏上时的速度仍为速直线运动，打在屏上时的速度仍为vt，可见二价铜离子打在屏上时的速度大，可见二价铜离子打在屏上时的速度大，A错错.加速过程中，加速过程中，可见二价铜离子受电场力的冲量大，可见二价铜离子受电场力的冲量大，C对对.2021/8/8 星期日112007高考理综北京卷高考理综北京卷2222（16分）两个半径均为分）两个半径均为R的圆形平板电极，平的圆形平板电极，平行正对放置，相距为行正对放置，相距为
12、d，极板间电压为，极板间电压为U，板间电场，板间电场可以认为是均匀的。一个可以认为是均匀的。一个粒子从正极板边缘以某粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质，质子和中子的质量均视为子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的，忽略重力和空气阻力的影响。求：影响。求：极板间的电场强度极板间的电场强度E；粒子在极板间运动的加速度粒子在极板间运动的加速度a；粒子的初速度粒子的初速度v02021/8/8 星期日12解：解：按题意画出示意图如图示：按题意画
13、出示意图如图示：dRv0（1）极间场）极间场强强（2）粒子在极板间运动的加速度粒子在极板间运动的加速度（3）由）由得：得：2021/8/8 星期日132007年上海卷年上海卷2222（13分分）如如图图所所示示，边边长长为为L的的正正方方形形区区域域abcd内内存存在在着着匀匀强强电电场场。电电量量为为q、动动能能为为Ek的的带带电粒子从电粒子从a点沿点沿ab方向进入电场，不计重力。方向进入电场，不计重力。（1）若若粒粒子子从从c点点离离开开电电场场，求求电电场场强强度度的的大大小小和和粒子离开电场时的动能；粒子离开电场时的动能；（2）若粒子离开电场时动能为）若粒子离开电场时动能为Ek，则电场
14、强度为，则电场强度为多大？多大？abcdE2021/8/8 星期日14解解:（1）abcdELv0t，所以所以所以所以（2）若粒子由）若粒子由bc边离开电场，边离开电场，Lv0t，所以所以若粒子由若粒子由cd边离开电场，边离开电场，所以所以2021/8/8 星期日1507届届12月江苏省丹阳中学试卷月江苏省丹阳中学试卷1717(15分分)如如图图所所示示，竖竖直直平平行行直直线线为为匀匀强强电电场场的的电电场场线线，电电场场方方向向未未知知，A，B是是电电场场中中的的两两点点，AB两两点点的的连连线线长长为为l且且与与电电场场线线所所夹夹的的锐锐角角为为一一个个质质量量为为m，电电荷荷量量为为
15、q的的带带电电粒粒子子以以初初速速度度v0。从从A点点垂垂直直进进入入电电场场，该该带带电电粒粒子子恰恰好好能能经经过过B点点不不考考虑虑带带电电粒粒子子的重力大小的重力大小(1)根根据据你你学学过过的的物物理理学学规规律律和和题题中中所所给给的的信信息息，对对反反映映电电场场本本身身性性质质的的物物理理量量(例例如如电电场场方方向向)，你你能能作作出出哪些定性判断或求得哪些定量结果哪些定性判断或求得哪些定量结果?(2)若仅知道带电小球的电荷量若仅知道带电小球的电荷量q、初动、初动能能k0以及以及AB两点的连线与电场线所夹的两点的连线与电场线所夹的锐角锐角三个量，对反映电场本身性质的物三个量，
16、对反映电场本身性质的物理量，你能求得哪些定量结果理量，你能求得哪些定量结果?ABv02021/8/8 星期日16解：解：（1）因因粒粒子子带带负负电电且且向向下下偏偏转转，故故电电场场力力方方向向向向下，所以电场方向竖直向上。下，所以电场方向竖直向上。水平方向匀速运动，有：水平方向匀速运动，有：l sin=v0t竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有解得加速度：解得加速度：由由qE=ma，得电场强度大小，得电场强度大小B点的电势高于点的电势高于A点的电势点的电势,有有A、B两点间的电势差为：两点间的电势差为：2021/8/8 星期日17（2）设设初初速速度度大
17、大小小为为v0，小小球球过过B点点竖竖直直分分速速度度为为vy，瞬时速度为，瞬时速度为vB，水平和竖直位移分别为，水平和竖直位移分别为x和和y，则有：，则有：y=vyt/2x=v0t而而y/x=cot 由动能定理得：由动能定理得：所以所以A、B间的电势差间的电势差题目题目2021/8/8 星期日182007年广东卷年广东卷66平平行行板板间间加加如如图图4（a）所所示示周周期期变变化化的的电电压压，重重力力不不计计的的带带电电粒粒子子静静止止在在平平行行板板中中央央，从从t=0时时刻刻开开始始将将其其释释放放，运运动动过过程程无无碰碰板板情情况况。图图4（b）中中，能能定定性性描描述粒子运动的
18、速度图象正确的是述粒子运动的速度图象正确的是()T/23T/2UU0-U0图图4(a)T2Tt0图图4（b)vt0vt0vt0vt0ABCDA2021/8/8 星期日1907年年4月苏州中学调研试卷月苏州中学调研试卷55一一匀匀强强电电场场的的电电场场强强度度E随随时时间间t 变变化化的的图图像像如如图图所所示示，在在该该匀匀强强电电场场中中，有有一一个个带带电电粒粒子子于于t0时时刻刻由由静静止止释释放放，若若带带电电粒粒子子只只受受电电场场力力作作用用，则则下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A带电粒子只向一个方向运动带电粒子只向一个方向运动B0s2s内，电场力的功等于内，电场力的功
19、等于0C4s末带电粒子回到原出发点末带电粒子回到原出发点D2.5s4s，电场力冲量等于，电场力冲量等于00537-E0t/sE/V m-12E01 246D解见下页解见下页2021/8/8 星期日200537-E0t/sE/V m-12E01 246解：解：画出带电粒子速度画出带电粒子速度v随时间随时间t 变化的图像如图所示，变化的图像如图所示，1234567t/sv/m s-10v-t 图下的图下的面积面积表示位移表示位移,可见带电粒子不是只向可见带电粒子不是只向一个方向运动一个方向运动,4s末带电粒子不能回到原出发点，末带电粒子不能回到原出发点，A、C错错.2s末速度不为末速度不为0,可见
20、可见0s2s内电场力的功不等于内电场力的功不等于0,B错错.2.5s和和4s末，速度的大小方向都相同，电场力冲量等末，速度的大小方向都相同，电场力冲量等于动量的变化于动量的变化(等于等于0)，D对。对。2021/8/8 星期日212007年重庆卷年重庆卷2424.(9分分)飞飞行行时时间间质质谱谱仪仪可可通通过过测测量量离离子子飞飞行行时时间间得得到到离离子子的的荷荷质质比比q/m.如如题题24图图1,带带正正电电的的离离子子经经电电压压为为U的的电电场场加加速速后后进进入入长长度度为为L的的真真空空管管AB,可可测测得得离离子子飞飞越越AB所所用用时时间间t1.改改进进以以上上方方法法，如如
21、题题24图图2,让让离离子子飞飞越越AB后后进进入入场场强强为为E（方方向向如如图图）的的匀匀强强电电场场区区域域BC,在电场的作用下离子返回在电场的作用下离子返回B端，此端，此时，测得离子从时，测得离子从A出发后飞行的总出发后飞行的总时间时间t2,（不计离子重力）（不计离子重力）（1）忽略离子源中离子的初速度，）忽略离子源中离子的初速度，用用t1计算荷质比计算荷质比;用用t2计算荷质比计算荷质比.离离子子束束真空管真空管ABULt1题题24图图1离离子子束束真空管真空管EABCt2UL题题24图图22页页题目题目3页页末页末页2021/8/8 星期日22设离子带电量为设离子带电量为q,质量为
22、质量为m,经电场加速后的经电场加速后的速度为速度为v,则则（2）离离子子源源中中相相同同荷荷质质比比离离子子的的初初速速度度不不尽尽相相同同，设设两两个个荷荷质质比比都都为为q/m的的离离子子在在A端端的的速速度度分分别别为为v和和v（vv）,在在改改进进后后的的方方法法中中，它它们们飞飞行行的的总总时时间间通通常常不不同同，存存在在时时间间差差t.可可通通过过调调节节电电场场E使使t=0.求求此此时时E的大小的大小.解解:(1)(1)离子飞越真空管离子飞越真空管AB做匀速直线运动，则做匀速直线运动，则L=vt1(2)由由(1)、（、（2）两式得离子荷质比）两式得离子荷质比(3)2页页题目题目
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