2014年物理《复习方略》课件(鲁科版)选修3-1 第六章 第3讲电容器与电容 带电粒子在电场中的运动.ppt

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2014年物理《复习方略》课件(鲁科版)选修3-1 第六章 第3讲电容器与电容 带电粒子在电场中的运动

2.粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)以初速度v0进入偏转电场 作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,则 结论:粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的 处沿直 线射出。 (2)经加速电场加速再进入偏转电场:若不同的带电粒子都是 从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则偏移量: 偏转角正切: 结论:无论带电粒子的m、q如何,只要经过同一加速电场加 速,再垂直进入同一偏转电场,它们飞出的偏移量y和偏转角 θ都是相同的,也就是运动轨迹完全重合。 【典例透析3】(2013·南昌模拟)如图所示,真空中水平放置的两个相同极板Y和Y′长为L,相距d,足够大的竖直屏与两板右侧相距b。在两板间加上可调偏转电压UYY′,一束质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出。 (1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间 的中心O点; (2)求两板间所加偏转电压UYY′的范围; (3)求粒子可能到达屏上区域的长度。 【解题探究】(1)带电粒子在两极板之间的电场中做 ___________。 (2)当两极板间所加的电压最大时,带电粒子恰好从 _________________。 (3)带电粒子到达屏上区域边缘对应极板间所加的电压_____。 类平抛运动 极板的右边缘飞出 最大 【解析】(1)设粒子在运动过程中的加速度大小为a,离开偏转 电场时偏转距离为y,沿电场方向的速度为vy,偏转角为θ, 其反向延长线通过O点,O点与板右端的水平距离为x, 则有y= at2 ① L=v0t ② vy=at tanθ= 联立可得 即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心 O点。 (2)a= ③ E= ④ 由①②③④式解得 当y= 时, 则两板间所加电压的范围为 (3)当y= 时,粒子在屏上侧向偏移的距离最大, 设其大小为y0, 则y0=y+btanθ 又 解得: 故粒子在屏上可能到达的区域的长度为 答案:(1)见解析 (2) (3) 【总结提升】确定粒子打到屏上的位置离屏中心的距离y′的 三种方法 (1)y′=y+vy· (2)y′=y+btanθ (3)y′=( +b)tanθ 其中y′=( +b)tanθ是应用上例第(1)问的结论得出的,一般 不直接用于计算题的求解过程。 【变式训练】如图所示,A板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在荧光屏P上,关于电子的运动,则下列说法中正确的是( ) A.滑动触头向右移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升 B.滑动触头向左移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升 C.电压U增大时,其他不变,则电子打在荧光屏上的速度大小不变 D.电压U增大时,其他不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变 【解析】选B、D。电子加速有eU0= mv02,电子偏转有 滑动触头向右移动,U0增大,y减小,A错误,B正确;两电场对电子做的功为 U增大,y增大,则W增大,所以选项C错误;电子在加速电场中匀加速时间不变,在偏转电场中匀速运动时间也不变,所以运动总时间不变,选项D正确。故答案为B、D。 【变式备选】如图所示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,电子经过偏转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)若要使电子打在荧光屏上P点的上方,可采取哪些措施? 【解析】(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0,由动能定理 eU1= mv02-0, 解得v0= (2)电子以速度v0进入偏转电场后,垂直于电场方向做匀速直 线运动,沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。设偏转 电场的电场强度为E

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