2026版创新设计高考一轮复习物理学生用-第4讲　带电粒子在电场中的运动.docxVIP

第4讲带电粒子在电场中的运动

学习目标1.会利用动力学、功能关系分析带电粒子在电场中的直线运动。2.掌握带电粒子在电场中的偏转规律,会分析带电粒子在电场中偏转的功能关系。3.会分析计算带电粒子在交变电场中的直线运动和偏转问题。

1.思考判断

(1)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。()

(2)带电粒子在电场中,只受静电力时,也可以做匀速圆周运动。()

2.带电粒子沿水平方向射入竖直向下的匀强电场中,运动轨迹如图所示,粒子在相同的时间内()

A.位置变化相同

B.速度变化相同

C.速度偏转的角度相同

D.动能变化相同

考点一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动

1.做直线运动的条件

(1)粒子所受合外力F合=0,粒子做匀速直线运动。

(2)粒子所受合外力F合≠0且与初速度共线,带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。

2.用动力学观点分析

a=qEm,E=Ud,v2-v0

3.用功能观点分析

匀强电场中:W=qEd=qU=12mv2-12

非匀强电场中:W=qU=12mv2-12

角度带电粒子在电场中的直线运动

例1如图所示,真空中平行金属板M、N之间距离为d,两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。

(1)求带电粒子所受的静电力的大小F;

(2)求带电粒子到达N板时的速度大小v;

(3)若在带电粒子运动d2距离时撤去所加电压,求该粒子从M板运动到N板经历的时间t

角度带电体在电场中的直线运动

例2(2025·江苏南通高三开学考)在光滑绝缘的水平面上,长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B(均可视为质点)组成一个带电系统,球A所带的电荷量为+2q,球B所带的电荷量为-3q。现让A处于如图所示的有界匀强电场区域MNQP内,已知虚线MN位于细杆的中垂线,MN和PQ的距离为4L,匀强电场的电场强度大小为E、方向水平向右。释放带电系统,让A、B从静止开始运动,不考虑其他因素的影响。求:

(1)释放带电系统的瞬间,两小球加速度的大小;

(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间。

方法总结带电粒子(带电体)在匀强电场中的直线运动问题的分析方法

角度带电粒子在交变电场中的直线运动

例3(多选)如图所示,A、B是一对平行的金属板,在两板间加上一周期为T的交流电压U,A板的电势φA=0,B板的电势φB随时间的变化规律如图所示。现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区域内,设电子的初速度和重力的影响可忽略。则()

A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动

B.若电子是在t=T8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在B

C.若电子是在t=3T8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在

D.若电子是在t=T2时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A

拓展若已知电子质量为m、电荷量大小为e,电子仅在静电力作用下,在t=T4时刻从A板的小孔处由静止释放进入两极板间运动,恰好到达B板。求

(1)A、B两板间的距离;

(2)电子在两板间的最大速度。