高考复习电场典型例题复习.pdf

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1、十二、电场一、知识网络概念画龙点睛二、1、两种电荷电荷守恒电荷：具有吸引轻微小物体的性质的物体就说它带了电,这种带电的物体叫做电荷;自然界只存在两种电荷,即正电荷和负电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶所带的电荷为负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷;电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;电荷量电荷的多少,叫做电荷量;单位：库仑,简称库,符号是 C;1C1As;使物体带电的方法及其实质摩擦起电用摩擦的方法可以使物体带电;用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电;摩擦起电的实质：不是创造了电荷,而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体;静电感应将电荷移近不带电的导

2、体,可以使导体带电,这种现象叫做静电感应;利用静电感应使物体带电,叫做感应起电;静电感应的实质：不是创造了电荷,而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分;2、元电荷1 元电荷电子或质子的电荷量 e,叫做元电荷;e1019C,带电体的电荷量 qNe2 比荷电荷量与质量 m 之比,叫电荷的比荷;3、电场1 概念存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质形态,称为电场;2 电场的基本性质对放入其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力；电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象;4、电场强度1 试探电荷试探电荷：为了研究电场的存在与分布规律而引入的电荷,叫做试探电荷;试探电荷必须满足的条件a电量充

3、分小b体积充分小2 电场强度定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值,叫做该点的电场强度,简称场强;公式E错误错误!量度式场强的大小和方向a大小：等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小；b 方向：电场中某点的场强的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同;场强的单位在国际单位制中,场强的单位是伏每米,符号 V/m,1N/C1V/m;电场强度的物理意义电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量,反映了电场本身的力的性质,由电场本身决定,与试探电荷无关;5、电场线1 电场线如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这样的曲线就叫做电场线;2

4、电场线的实验模拟电场线是为形象描述电场而引入的假想的线,不是电场里实际存在的线;3 几种典型的电场线分布点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线等量同种点电荷的电场线点电荷与带电平板的电场线分布带等量异种电荷的平行金属板间的电场线4 电场线的物理意义电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向；电场线的疏密程度表示场强的相对大小;5 电场线的特点电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密程度表示场强的相对大小；电场线不是真实存在的,是形象地描述电场的假想的线；电场线是不封闭的曲线,它起始于带正电的场电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处,电场线不会在没有电荷的地方中断；静电场中任意两条电场

5、线都不相交；静电场中任意两条电场线也不相切；仅在电场力作用下,电场线一般不是电荷的运动轨迹;电场线和等势面一定正交,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面沿电场线的方向,正电荷的电势能逐渐减小,负电荷的电势能逐渐增大沿电场线的方向电势逐渐降低,电场线的方向是电势降落陡度最大的方向若取无限远处为电势的零点,那么在正电荷形成的电场中,各点的电势都是正值,而且距正电荷越近电势越高；在负电荷形成的电场中,各点的电势都是负值,而且距电荷越近电势越低电场线的应用6、匀强电场1 匀强电场在电场的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场;2 匀强电场电场线分布的特点匀强电场的电场线是等

6、间距的平行直线;例题：如图所示,是某电场区域的电场线分布,A、B 是电AB场中的两点,问：A、B 两点,哪点的场强大；画出 A 点的场强方向；画出负电荷在 B 点的受力方向;解析：电场的强弱可通过电场线的疏密来确定,从图中可看出,B点处在电场线较 A密的地方,故B点的场强大于A 点的场强,即 EBEA;FBEABA过 A 点作曲线的切线,切线方向即是该点的场强方向;过 B 点作曲线的切线,负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反;7、静电平衡状态1 静电平衡当导体中的电荷静止不动,从而场强分布不随时间变化时,导体就达到了静电平衡;2 静电平衡状态导体中包括表面没有电荷的定向移动的状态,叫做静

7、电平衡状态;3 静电平衡的条件处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零;4 静电平衡导体的性质处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直；处于静电平衡状态的导体,电荷只能分布在导体的外表面上;处于静电平衡状态的导体是一个等势体,其表面为一个等势面;处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零,电荷仅分布在导体的外表面上;因内部场强处处为零,则在导体内部任两点间移动电荷都不做功,因而任两点间的电势差都为零,导体是个等势体,导体表面是个等势面;静电平衡下的地球及与之相连的导体是等势体;所以实际中常取地球或与之相连的导体的电势为零;8、静电屏蔽1 静电屏蔽导体壳金属网罩能保护它

8、所包围的区域,使这个区域不受外电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽;2 静电屏蔽的应用电子仪器外套金属网罩,通讯电缆外包一层铅皮等;9、电势差1 电场力做功的特点ADBC电场力做功也与路径无关,仅跟移送电荷的电荷量、电荷在电场中移动的初末位置有关;例：在匀强电场 E 中,电荷从 A 移动到 B,可沿不同的路径,图中有三种典型的路径;设 A、B 两点沿电场方向的距离为 s,用无限分割的方法,可以证明,经任意路径移动,电场力做的功都相同;WABEqs对非匀强电场,也可证明电场力做功与路径无关;2 电势差电势差电荷 q 在电场中由一点 A 移动到另一点 B 时,电场上所做的功 WAB与电荷量 q的比值错

9、误错误!,叫做 A、B 两点间的电势差;公式UAB错误错误!量度式或者WABqUAB物理意义电势差反映了电场本身两点的能的性质;电场中 A、B 两点间的电势差 UAB,在数值上等于单位正电荷由 A 点移到 B 点时电场力所做的功 WAB;单位：在国际单位制中,电势差的单位是伏特,简称伏,符号是 V;1V1 J/C;电势差是标量电势差是标量,两点间电势差可以是正值也可以是负值;UABUBA电势差的绝对值也叫电压;应用 WABqUAB时的两种思路：可将 q、UAB,连同正负号一同代入；将 q、UAB的绝对值代入,功的正负依据电场力的方向和位移或运动方向来判断;应用 UAB错误错误!求 UAB时,将

10、 WAB、q 的正负号一同代入;例题 1：在如图所示的电场中,把点电荷 q210C,由AA 点移到 B 点,电场力做功 WAB41011J;A、B 两点间的电势差UBA等于多少 B、A 两点间的电势差 UBA等于多少解析：由电势差的定义式可知UAB错误错误!错误错误!V2VUBA错误错误!错误错误!V2V例题 2：如图所示的电场中,A、B 两点间的电势差 UAB20V,电荷 q210911BC 由 A 点移到 B 点,电场力所做的功是多少解析：方法一、电场力所做的功WABUABq202109J108J;方法二、电场力所做功WABUABq202109J4108J;因 F电方向从 B 到 A,s

11、方向由 A 到 B,故电场力做负功;AB10、电势1 电势电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点零电势点时电场力所做的功;UABABUBABA例题：在图中所示的电场中,取 C 点为零电势点,1C 的正电荷分别由 A、B、D三点移动到 C 点时,电场力所做的功分别是 15J、5J、3J,这三点的电势就分别是A15V,5V,3V;BD有了电势的概念,即可用两点的电势的差值来表示两点间的电势差;UABABUBABAA、B 两点间的电势差 U ABAB 15V5V10V,D、A 两点间的电势差 U DADA3V15V18V;2 电势的数值是相对的电场中某点的电势与零电势点的选取有关,电场中某

12、点的电势的数值是相对的;3 电势是标量电势是标量,电势的正、负表示该点的电势比零电势高还是低;4 物理意义电势是描述电场中一点的能的性质的物理量;5 沿电场线的方向,电势越来越低电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断;如何判断电势高低呢分析：只要两点间的电势差的情况了解了,电势高低即可清楚,故可取一电荷在电场中移动讨论电场力做功;在电场中移动电荷时,有下面的四种典型情况：vvvvF沿着电场线移动正电荷,电场力做负FF,电场力做正功；逆着电场线移动正电荷F功；沿着电场线移动负电荷,电场力做负功；逆着电场线移动负电荷,电场力做正功;沿着电场线的方向将单位正电荷由 A 点移动 B 点,电vAF场

13、力做正功：UABAB0ABB结论：沿电场线方向,电势逐渐降低;沿电场线的方向,电势越来越低;11、电势能1 电势能电荷在电场中具有的能,称之为电势能;2 电场力做功与电势能变化的关系电场力做正功时电势能减少电场力做负功时电势能增加电场力做功与电势能变化的关系电势能的变化与电场力做的功的数值相等;电势能的增减可从物理意义上分析得出;电场力做多少正功,电势能就减少多少;电场力做多少负功,电势能就增加多少;WAB电势能的变化与电场力做的功的数值相等;电势能的增减可从物理意义上分析得出;顺着电场线方向移动正电荷或逆着电场线方向移动负电荷时,电场力做正,电势能减少；逆着电场线移动正电荷或顺着电场线移动负

14、电荷,电场力做负功,电势能增加;3 电势能的数值电荷在电场中某点的电势能,在数值上等于把电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功;例 1：在如图所示的电场中,已知 A、B 两点间的电势差 UAB10V;1 电荷 q4109 C由 A 点移动到 B 点,电场力所做的功是多少电势能是增加还是减少2 电荷 q2109 C 由 A 点移动到 B 点,电场力所做的功是多少电势能是增加还是减少：解析：从图中电场线的方向知道,AB,UABAB0,题中给出的 UAB为负值;1 电荷 q4109 C 由 A 点移动到 B 点,电场力所做的功为WABqUAB410910J4108J;正电荷由 A 点移动到 B

15、点,电场力的方向与位移的方向相反,电场力做负功,即克服电场力做功;这时其它形式的能转化为电势能,电势能增加;2 电荷 q2109 C 由 A 点移动到 B 点,电场力所做的功为WABqUAB210910J2108J;负电荷由 A 点移动到 B 点,电场力的方向与位移的方向相同,电场力做正功,这时电势能转化为其它形式的能,电势能减少;总结：在应用公式 WABqUAB进行计算时,式中的各个量可以取绝对值,功的正AB负则根据电场力的方向和位移的方向来判断;这时,公式可写成WqU;不论电场如何分布,电场力是恒力还是变力,都可用 WqU 来计算电功;例 2：将电荷量为 610 C 的负电荷从电场中的 A

16、 点移到 B 点,电荷克服电场力做了 3105J 的功,再从 B 移到 C,电场力做了105J 的功,求A、C 间的电势差 UAC电荷从 A 移到 B,再从 B 移到 C 的过程中电势能共改变了多少解：UAC错误错误!错误错误!3VWACWABWBC3105105105J可见电势能增加了105J;关于能量的转化和守恒定律在电场中的应用如果只有电场力对带电粒子做功电场力对带电粒子所做的正功,等于其电势能减少量,也等于其动能的增加量；带电粒子反抗电场力所做的功电场力对带电粒子做负功,等于其电势能的增加量,也等于其动能的减少量总之,带电粒子在电场里运动的过程中,如果只有电场力对带电粒子做功,那么带电

17、粒子的动能和电势能互相转化,而且动能和电势能的总和保持不变如果电场和重力都对带电微粒做功,此外其他力不做功 那么,带电微粒的电势能和机械能互相转化,而且带电微粒的电势能和机械能的总和保持不变12、等势面电场中电势相同的各点构成的面,叫等势面;等势面不仅可形象描述电势,而且每相邻两等势面间距也可形象表示它们间6的电势差;13、几种典型电场的等势面 1 点电荷电场中的等势面,是以电荷为球心的一簇球面；下图是点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图;2 等量异种点电荷电场中的等势面,是两簇对称曲面；下图是等量异种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图;3 等量同种点电荷电场中的等势面,也是两簇

18、对称曲面；下图是等量同种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图;4 匀强电场中的等势面,是垂直于电场线的一簇平面;14、等势面的特点1 同一等势面上各点的电势相等,在同一等势面上移动电荷时电场力不做功;电荷从一个等势面上的任一点移到另一个等势面上的任一点,电势能的变化量相同,电场力做的功相同;2 等势面一定和电场线垂直,且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面;3 在相邻等势面间电势差值相同的情况下,等势面密处场强大,等势面疏处场强小;4 不同电势的等势面在空间不能相交,同一电势的等势面一般也不相交;例题：下列说法中正确的是A某匀强电场若用相邻的两个等势面的电场差均相等的等势面来

19、表示,则这些等势面一定是间隔相等的一系列平面电场线等势面B凡是场强不为零的匀强电场,一定能够用一些间隔相等、同一方向的平行电场线来描述C某非匀强电场,它的电场线图可能由间隔不等的同一方向的一些平行直线组成D如果在某电场中各点的电场线都是方向相同、相互平行的直线,那么这个电场一定是匀强电场15、电容器1 电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体,组成一个电容器;2 电容器的充放电充电：电容器两板分别接在电池两端,两板带上等量异种电荷的过程叫做充电;在充电过程中,电路中有短暂的充电电流;充电后,切断与电源的联系,两个极板上都保存有电荷,两极板间有电场存在;充电过程中由电源获得的电能储存在电场中,称

20、为电场能;充电：电源能量电场能;放电：充了电的电容器的两极板用导线相连,使两极板上正、负电荷中和的过程叫做放电;在放电过程中,从灵敏电流计可以观察到有短暂的放电电流;放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其它形式的能;放电：电场能其他形式能;16、电容CC+QUQ答：ABDU01 电容器所带电荷量：电容器所带电荷量,是指每个极板所带电荷量的绝对值;2 电容定义：电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值,叫做电容器的电容;公式用 C 表示电容,则有C错误错误!错误错误!量度式上式表示,电容器的电容在数值上等于使两板间电势差为 1 V 时电容器所带电荷量;或等于使电容器两极板间

21、电势差增加 1V 时所需的电荷量;需要的电荷量多,表示电容器的电容大;物理意义电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,由电容器本身决定;定义式 C错误错误!为量度式,C 不能说与 Q 成正比,与 U 成反比,C 与 Q、U 无关;不论电容器是否带电,带多少电,两极板间的电势差是多少等,电容器的电容都是个定值;QCU,Q 由 C、U 决定；U错误错误!,U 由 Q、C 决定;单位在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是 F;如果一个电容器带 1C的电量,两极板间的电势差是1V,这个电容器的电容就是1F;法拉这个单位太大,实际中常用较小的单位：微法F 和皮法 pF,它们与法拉的关系是：1 F

22、106F1012pF17、平行板电容器的电容1 平行板电容器：两块平行且相互绝缘的金属板构成的电容器,叫做平行板电容器;平行板电容器是电容器中具有代表性的一种;可描述一对平行板的几何特性,强调一下：两极间距d；两极板的正对面积S;介绍静电计：静电计是在电容器的基础上制成的,用来测量电势差;把它的金属球接一导体,金属外壳接另一导体,从指针的偏角可测出两导体间的电势差,指针偏角越大,指针与外壳间电势差越大;跟平行板电容器的电容有关的因素与极板间的距离有关dC,dC与极板的正对面积有关SC,SC与极板间的介质有关板间充满某种介质时,C 会变为板间为真空时的若干倍;平行板电容器电容的决定公式C错误错误

23、!决定式注意：平行板电容器充电后保持两极板与电源相连,U、C、Q、E怎样随d、S变化U不变,等于电源电压;CQd EU/d CQS EU/d不变平行板电容器充电后两极板与电源断开,U、C、Q、E怎样随d、S变化Q不变 C UQ/Cd E错误错误!错误错误!错误错误!,保持不变 C UQ/CS E错误错误!错误错误!错误错误!18、常用电容器电容器从构造上看,分固定电容器和可变电容器;1 固定电容器固定电容器的电容是固定不变的;2 可变电容器可变电容器的电容是可以改变的;3 电容器的两个重要参数电容值击穿电压：加在电容器两极上的电压超过某一值击穿电压时,板间电介质被击穿,电容器将被损坏,这个极限

24、电压称为击穿电压;额定电压：指电容器长期工人作时所能承受的电压,额定电压应小于击穿电压,电容器工作时的电压不应超过额定值;规律1、电荷守恒定律电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变,这个结论叫做电荷守恒定律;形状完全相同的两个小球1 若一个带电,一个不带电,两小球接触后再分开,则电荷量平分2 若两小球分别带同种电荷 q1、q2,两者接触后再分开,则每个小球带电为3 若两小球分别带异种电荷 q1、q2,两者接触后再分开,则每个小球带电为2、库仑定律1 与电荷间相互作用力有关的因素两电荷间距离：距离越近,电荷间相

25、互作用力越大；两电荷电荷量：电荷量越大,电荷间相互作用力越大;2 点电荷把带电体处理为点电荷的条件：当带电体的大小、形状及电荷的分布对相互作用力没有影响或影响可忽略不计时,可将带电体看作点电荷;当带电体的线度比起相互作用的距离小很多,不考虑大小和电荷的具体分布时,带电体可视为点电荷;3 库仑定律内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力 ,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上;公式如果用 Q1 和 Q2 表示两个点电荷的电荷量,用 r 表示它们之间的距离,用 F 表示它们之间的相互作用力,则库仑定律的公式如下：Fk式中的 k 是个常量,叫做静电力常量;

26、k109Nm2/C2;方向作用力的方向在它们的连线上,再根据同性相斥,异性相吸进一步确定;说明a适用条件：真空干燥的空气、点电荷；b计算时 Q1、Q2 仅取电荷量的绝对值,方向再判断;c各物理量均取国际制单位;d如果点电荷不止两个,点电荷受到的电力等于各点电荷独立作用时所受各力的矢量和;e在库仑定律中,当 r0 时,两个电荷间的作用力 F,这是没有物理意义的;f库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律;3、点电荷电场的强度电场的叠加1 真空中点电荷的场强真空中点电荷场强公式Ek错误错误!决定式适用条件真空干燥空气、点电荷点电荷场强方向如果场电荷 Q 是正电荷,E 的方向就是沿着 PQ 连线

27、并背离 Q；如果场电荷 Q 是负电荷,E 的方向就是沿着 PQ 连线并指向 Q;2E错误错误!与 Ek错误错误!的比较适用条件不同E错误错误!适用于任何静电场,Ek错误错误!只适用于真空中点电荷的电场;电荷量的含义不同E错误错误!中的 q 为试探电荷的电荷量,Ek错误错误!中的 Q 为场电荷的电荷量;公式的含义不同E错误错误!为量度式,不能得出 E 与 F 成正比,E 与 q 成反比；Ek错误错误!为真空中点电荷场强的决定式,E 与 Q 成正比,E 与 r2成反比;3 电场的叠加如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场;这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢

28、量和;P2E1E18例题：如图所示,在真空中有两个点电荷 Q1108C 和 Q210 C,它们EEQ,A 点与两个点电荷的距离Q相距 m;求电场中 A 点的场强r 相等A,r=m.12E解析：真空中点电荷 Q1和 Q2的电场在 A 点的场强分别Q1E2Q2为 E1和 E2,它们大小相等,方向如图;合场强 E、场强 E1、场强 E2矢量三者构成一正三角形,故合场强 E 的方向与 Q1和 Q2的连线平行;合场强的大小为EE1cos60oE2 cos60o2E1cos60o即 EE1E2k错误错误!104V/m场强的方向与两点电荷的连线平行,并指向负电荷一侧;注意：用 Ek错误错误!求解 E 时,同

29、样应注意 Q 代电荷量的绝对值,方向根据场电荷 Q 的电性确定;例题：如图,点电荷 q 与 4q 静止于空气中,相距 r,它们都是正电荷,求：它们连线中点 A 的场强；求场强为零的点的位置;qE2AE14r解析：设 q、4q 在 A 点产生的场强分别为E1、E2,则EE2E1k错误错误!k错误错误!错误错误!,方向从 Aq;先分析 E0 的点的可能位置范围;因 E0 为 q、4q 两点电荷产生场强叠加的结果,故两场强必等大反向,则可断定 E0 的点在 q 与 4q 的中间连线上;令 E0 的点距 q 为 x,则有k错误错误!k错误错误!得：x1错误错误!,x2r 无意义,舍去4、电势与电场强度

30、的关系1 电场强度 E 大的地方电势不一定高;电势高的地方电场强度 E 不一定大;在正的点电荷形成的电场中,A 比 B 所在处的电场线密,所以 EAEB；而沿电场线的方向,电势是逐渐降低的,所以AB;故在正的点电荷形成的电场中,电场强度 E 大的地方电势一定高;在负的点电荷形成的电场中,C 比 D 所在处的电场线密,所以 ECED；而沿电场线的方向,电势是逐渐降低的,所以CD;故在负的点电荷形成的电场中,电场强度 E 大的地方电势一定低;2 电场强度 E 为零的点电势不一定等于零,电势为零的地方电场强度 E 也不一定等于零;在等量同种点电荷的电场中,两点电荷连线的中点,根据场强矢量的叠加,此点

31、 E0;而选取一条无限接近该点的电场线可知：沿电场线方向电势降低,至无穷远处为 0,则该点0;在等量异种点电荷的电场中,由图知,两点电荷连线的中垂线为一等势面并伸向无穷远,所以此点0;根据场强矢量的叠加,此点 E0;结论：电场强度 E 与电势无直接关系;5、电势差与电场强度的关系1 电势差与电场强度的方向关系在电场中场强方向是电势降低最快的方向;2 电势差与电场强度的数值关系设 A、B 两点间的距离为 d,电势差为 U,场强为 E;把正电荷 q 由 A 点移动到 B点,电场力所做的功为：WFdqEd,而 WqU,可见,UEd在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积;

32、注意：场强与电势差的关系：UEd 只适用于匀强电场；d 是沿场强方向的距离;3 匀强电场的场强计算公式匀强电场的场强计算公式AdCBE错误错误!这个等式表明,在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差;场强的另一单位由由 E错误错误!,可得 E 的单位为 V/m,推导：1错误错误!1错误错误!1错误错误!即 1 V/m1 N/C;例题如图,在匀强电场中的 M、N 两点距离为 2 cm,两点间的电势差为 5 V,M、N连线与场强方向成 60o 角,则此电场的电场强度多大解析：根据 E错误错误!,得E错误错误!500 V/m;6、带电粒子的加速方法一：根据动力学和运动学方法求解平

33、行金属板间的场强：E错误错误!带电粒子受到的电场力：FqE错误错误!带电粒子的加速度：a错误错误!错误错误!带电粒子从正极板运动到负极板做初速度为零的匀加速直线运动,设到达负极板的速度为 v,根据运动学公式有：v22ad解得：v错误错误!方法二：根据动能定理求解带电粒子在运动过程中,电场力所做的功 WqU;设带电粒子到达负极板时的UqME60oN动能 Ek错误错误!mv2,由动能定理可知qU错误错误!mv 错误错误!mv0由此可求出v错误错误!金属丝22例题：实验表明,炽热的金属丝可以发射电子;在炽热金属丝和金属板间加以电压 U2500V 如图,从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后,从金属

34、板的小孔穿出;电子穿出后的速度有多大设电子刚从金属丝射出时的速度为零;电子质量 m1030kg,电子的电荷量 e1019C;金属板vU解析：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀强电场,但仍可用v错误错误!求出v：v错误错误!107m/s7、带电粒子的偏转如图所示,在真空中水平放置一对金属板 Y 和 Y,板间距离为 d,在两板间加以电压 U;现有一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子以水平速度 v0射入电场中,求：1 带电粒子在电场中的运动及运动方程带电粒子沿极板方向作速度为 v0的匀速运动；垂直于极板方向作初速度为零的匀加速运动;粒子的运动类似平抛运动;以进入点为坐标原点,沿极板方向取 x 轴,垂

35、直于极板方向取 y 轴,则粒子在电YdYy0yxvL场中的运动方程为xv0ty错误错误!at2错误错误!t2解得：y错误错误!x2抛物线轨迹方程2 带电粒子飞过电场的时间T错误错误!3 带电粒子离开电场时偏转的侧位移y错误错误!at2错误错误!错误错误!tan错误错误!电压4 带电粒子离开电场时的速度大小vxv0vyvaT错误错误!v错误错误!错误错误!5 带电粒子离开电场时的偏角tan错误错误!错误错误!错误错误!U错误错误!arctan错误错误!U可以证明,将带电粒子的速度方向反向延长后交于极板中线上的中点;6 带电粒子射出偏转电场后打到荧光屏上在距偏转电场粒子射出端为 x 的地方,有一与

36、极板垂直的荧光屏;带电粒子射出偏转电场后作匀速直线运动,打到荧光屏上;如果在偏转电场中没有加偏转电压,这时带电粒子打在荧光屏的中心点 O;设加偏转电压后,粒子打在荧光屏上的点距 OvU为进入偏转电场前的加速vv0点的距离为 y,如图所示;根据相似三角形知识有：错误错误!错误错误!y错误错误!x错误错误!Utanx错误错误!例题：一电子在水平偏转电场中,射入时的速度 v0107m/s;两极板的长度 L,相距 d2cm,极板间的电压 U200V;求电子射出电场时竖直偏移的距离 y 和偏转的角度;解析：电子在竖直方向做匀加速运动,射出电场时竖直偏移的距离为y错误错误!at2错误错误!离开电场时的偏转

37、角为tan错误错误!错误错误!U代入数值后得注意：1、让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场里偏转,不会分成三股;在荧光屏上只出现一个亮点;2 微观带电粒子,在电场中或在磁场中时,其重力一律忽略不计,宏观带电微粒,在电场中或在磁场中时,其重力不能忽略3宏观带电微粒在匀强电场与重力场的复合场中的运动由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此其处理方法有下列两种：1 正交分解法：先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动,而这两个直线运动的规律我们可以掌握,然后再按运动合成的观点,去求出复杂运动的相关物理量2 等效“重力”法

38、：将重力与电场力进行合成,如图所示,则 F 等效于“重力”,等效于“重力加速度”,F 的方向等效于“重力”的方向4用能量观点处理带电粒子在电场中的运动1 从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时：在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上,再考虑应用恰当的规律解题如果选用动能定理,要分清有几个力做功,做正功还是做负功,是恒力做功还是变力做功,以及初、末状态的动能2 如果选用能量守恒定律解题时：要分清有多少种形式的能参与转化,哪种形式的能增加,哪种形式的能减少并注意电场力做功与路径无关8、示波管的原理 1 构造及作用电子枪发射并加速电子;偏转电极YY：使电子束竖直偏转加信号电压；XX：使电子束水平偏转加扫描电压;荧光屏玻璃壳2 原理YY的作用：被电子枪加速的电子在 YY电场中做匀变速曲线运动,出电场后做匀速直线运动,最后打到荧光屏上;由 y错误错误!x错误错误!U 知,y与 U 成正比;XX的作用：扫描加正弦交变电压,显示正弦曲线;