电容器与电容带电粒子在电场中的运动

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1、第三节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动(第3课时)【考点点击】带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ【课标要求】1.掌握带电粒子在电场中的加速和偏转问题,会解带电粒子在电场中的运动问题。2.了解示波管的原理。【知识梳理】一、示波管的原理:1.构造:如下图所示,,,。2.工作原理(1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线传播,打在荧光屏,在那里产生一个亮斑。(2)YY′上加的是待显示的,XX′上是机器自身的锯齿形电压,叫做电压。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

2、期内变化的图象。【互动探究】一、示波管原理的应用:解答此类问题应从以下两方面入手:(1)对复杂过程要善于分阶段分析,联系力学中的物理模型,从受力情况、运动情况、能量转化等角度去研究。(2)经常把电场与牛顿定律、动能定理、功能关系、运动学知识、电路知识等综合起来,把力学中处理问题的方法迁移到电场中去。【例1】:2011·北京东城模拟)如下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

3、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?【变式训练】:1、如图7-52所示,A、B为平行板电容器的两个极板,A板接地,中间开有一个小孔。电容器电容为C。现通过小孔连续不断地向电容器射入电子,电子射入小孔时的速度为v0,单位时间内

4、射入的电子数为n,电子质量为m,电荷量为e,电容器原来不带电,电子射到B板时均留在B板上,求:(1)电容器两极板间达到的最大电势差(2)从B板上打上电子到电容器两极间达到最大电势差所用时间为多少?10.图7-53如图是示波管的示意图,竖直偏转电极的极板长l=4cm,板间距离d=1cm,板右端距离荧光屏L=18cm.(水平偏转电极上不加电压,没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107m/s.电子电荷量e=1.60×10-19C,质量m=0.91×10-31kg.(1)要使电子束不打在偏转电极的极板上,加在竖直偏

5、转电极上的最大偏转电压U不能超过多大?(2)若在偏转电极上加u=40sin100πtV的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?三、力、电综合问题:【例2】:在方向为水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线,一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点,把小球拉起直至细线与场强方向平行,然后无初速度释放.已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ,如图所示.求:(1)、匀强电场的场强。(2)、小球经过最低点时,细线对小球的拉力.【变式训练】:2、如图所示在水平向左的匀强电场中,一根细线一端系一个质量

6、为m的带正电荷的小球,另一端固定在O点,现在让细线水平绷直,小球从A点由静止开始摆下,小球能达到并通过最低点B,则小球在最低点B处,细线对小球的拉力可能为()A、0.5mgB、1.5mgC、2.5mgD、3.5mg新学案训练6图【例3】:(2011·鞍山模拟)在场强为E=100V/m的竖直向下的匀强电场中有一块水平放置的足够大的接地金属板,在金属板的正上方,高为h=0.8m处有一个小的放射源放在一端开口的铅盒内,如下图所示。放射源以v0=200m/s的初速度向水平面以下各个方向均匀地释放质量为m=2×10-15kg、电荷量为q

7、=+10-12C的带电粒子。粒子最后落在金属板上。不计粒子重力,试求:(1)粒子下落过程中电场力做的功;(2)粒子打在金属板上时的动能;(3)计算落在金属板上的粒子图形的面积大小。(结果保留两位有效数字)【变式训练】:3、下图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,此时速度为v2(v2<v1)。若小物体电荷量保持不变,OM=ON,则(  )A.小物体上升的最大高度为B.从N到M的过程中,小物体的电势能逐渐减小C.从M到N的过程中,电场

8、力对小物体先做负功后做正功D.从N到M的过程中,小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小【当堂达标】1、(2008重庆卷)21.题21图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量Q将随待测物体的上下

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