电容带电粒子在电场中的运动[二].pptVIP

物理 物理 基础预习通关 要点探究冲关 随堂自测过关 物理 (3)未明确说明“带电粒子”的重力是否考虑时,可用两种方法进行判断:一是比较静电力qE与重力mg,若qE?mg,则忽略重力,反之要考虑重力;二是题中是否有暗示(如涉及竖直方向)或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断. 2.静电力 一切带电粒子在电场中都要受到电场力F=qE,与粒子的运动状态无关; 电场力的大小、方向取决于电场(E的大小、方向)和电荷的正负,匀强电场中电场力为恒力,非匀强电场中电场力为变力. 由牛顿第二定律得 F-qEsin α-mgcos α=mv2/R(3分) 解得:F=(2+3)mg.(1分) 答案:(1)　(2)　(3)(2+3)mg 带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中的运动 1.用动力学的观点分析带电粒子在复合场中的运动 (1)由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力,可用正交分解法. (2)类似于处理偏转问题,将复杂的运动分解为正交的简单直线运动,化繁为简. (3)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式,注意受力分析要全面,特别注意重力是否需要考虑的问题,另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号,即其矢量性. 解析:(1)设电场强度为E,小球过C点时速度大小为vC,小球从A到C由动能定理: qE·3R-mg·2R= (2分) 小球离开C点后做平抛运动到P点, R=gt2(1分) 2R=vCt(1分) 联立方程解得:E=.(2分) (3)由于小球在D点时速率最大且静电力与重力的合力恰好沿半径方向,故小球在D点对圆轨道的压力最大,设此压力大小为F,由牛顿第三定律可知小球在D点受到的轨道的弹力大小也为F,在D点对小球进行受力分析,并建立如图所示坐标系, 带电粒子在交变电场中的运动 这类问题涉及力学和电学知识的综合运用,但实际上是一个力学问题,解答这类问题,仍要从受力分析(力的大小、方向的变化特点)和运动分析(运动状态及形式)入手,应用力学的基本规律定性、定量讨论,注意思维方法和技巧的灵活运用. t=,=a,y=at2,解得:y=. (3)可以减小加速电压U1或增大偏转电压U2(答案合理即可). 答案:见解析 运动学公式只适用于处理匀强电场中的运动问题,而能量观点更具有普适性,所以要随时关注用能量的观点处理带电粒子在电场或复合场中的运动问题,尤其是复合场中不规则曲线运动问题. 考纲展示 复习目标 1.带电粒子在匀强电场中的运动.(Ⅱ) 2.示波管.(Ⅰ) 1.了解示波管的结构及其工作原理 2.掌握带电粒子在交变电场中运动的处理方法 3.掌握带电粒子在复合场中运动的处理方法 (1)如图所示,如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压,电子束从电子枪射出后沿直线传播,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑. (2)YY上加的是待显示的信号电压.XX上是仪器自身产生的锯齿形电压,叫做扫描电压.若所加扫描电压和信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象. 二、带电粒子在电场和重力场的复合场中的 受力 1.重力 (1)基本粒子,如电子、质子、α粒子、正负离子等,除有说明或明确的暗示以外,在电场中运动时可以不考虑重力(但并不忽略质量); (2)宏观带电体,如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外,一般要考虑重力; 一、示波管 1.构造 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成. 2.工作原理 思考探究:电子束从电子枪中射出到打到荧光屏上的过程中,电子都做哪些运动? 答案:电子在加速电场中做匀加速直线运动;在偏转电场中做类平抛运动;之后做匀速直线运动. 示波管类问题的处理 1.如果在两偏转电极XX和YY之间都没有加电压,电子束沿直线传播,打在荧光屏中心,产生一个亮斑. 2.如图所示, 3.两个偏转电极都加电压,打在荧光屏上的亮斑坐标为(x,y). 【例1】 如图为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A板间的电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出, 然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力. (1)求电子穿过A板时速度的大小; (2)求电子从偏转电场射出时的侧移量; (3)若要电子打在荧光屏上P点的上方,可采取哪些措施? 思路探究:(1)如何求解电子穿过A板时的速度大小? 答:电子在灯丝与A板间的运动中,可用动能定理求穿过A板时的速度大小. (2)电子在偏转电场中做什么运动?如何确定其运动时间?如何求解侧移量? 答:电子在偏转电场中做类平抛运动,由沿极板方向的分运