高中物理 1.9 带电粒子在电场中的运动学案2 新人教版选修3-1

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1、1.9带电粒子在电场中的运动学案2（人教版选修3-1）1．对下列物理公式的理解，其中正确的是(　　)A．由公式a=可知，加速度a由速度的变化量Dv和时间t决定B．由公式a=可知，加速度a由物体所受合外力F和物体的质量m决定C．由公式E=可知，电场强度E由电荷受到的电场力F和电荷的电荷量q决定D．由公式C=可知，电容器的电容C由电容器所带电荷量Q和两极板间的电势差U决定答案　B解析　A、C、D三项均为比值法定义，且只是计算式，而不是决定式，故A、C、D错误；只有B正确．2．某平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，相距为d，今在板间中点放

2、一电荷量为q的点电荷，则它所受到的电场力的大小为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.B.C.D.答案　C解析　由U=，E=，F=Eq得：F=.3.电子电荷量为e，质量为m，以速度v0沿着电场线射入场强为E的匀强电场中，如图1所示，电子从A点入射到达B点速度为零，则A、B两点的电势差为________；A、B间的距离为________．图1答案　　解析　由分析知，电子进入电场，只在电场力作用下运动，所以电场力对电子做负功．由动能定理得：0-mv=-Ue，U=又U=Ed，d==.一、带电微粒在重力作用下的运动带电微粒不同于带电粒

3、子；它的质量较大，重力不能忽略，因此带电微粒在电场中至少受两个力作用．【例1】　两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m=5´10-6kg的带电微粒，以v0=2m/s的水平速度从两板正中央位置射入电场，如图2所示，A、B两板间距离为d=4cm，板长l=10cm.(1)当A、B间的电压为UAB=1000V时，微粒恰好不偏转，沿图中虚线射出电场，求该粒子的电荷量和电性．(2)令B板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A板所加电势的范围图2导思1.―→2.―→水平穿过平行板的同时竖直位移y=±解析　(1)当UAB=1000V时，重力跟电场力相等

4、，微粒才沿初速度v0方向做匀速直线运动，故q=mg，q==2´10-9C；重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，而场强方向竖直向下(UAB＞0)，所以粒子带负电．(2)当qE＞mg时，带电粒子向上偏，从右上边缘M点飞出，如图所示，设此时FA=F1，因为FB=0，所以UAB=F1，电场力和重力都沿竖直方向，粒子在水平方向做匀速直线运动，速度vx=v0；在竖直方向a=-g，侧位移y=，所以d=at2，t=，代入a和t解得F1==2600V．当qE＜mg时，带电微粒向下偏转，设FA=F2，则竖直方向a′=g-，同理可得F2=600V，故欲使

5、微粒射出偏转电场，A板电势的范围为600V≤FA≤2600V.答案　(1)2´10-9C　负电　(2)600V≤FA≤2600V变式训练1　如图3所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中间的P点有一个带电微粒正好处于静止状态，如果将平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动将是(　　)图3A．继续保持静止状态B．从P点开始做自由落体运动C．从P点开始做平抛运动D．从P点开始做初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动答案　D解析　对微粒进行受力分析可知：mg=Eq,若将平行板改为竖直，则微粒受力F==mg,所以微粒将做初速度为零的匀加速直线运动

6、，a=g.方法总结　有关带电粒子的重力是否忽略问题若所讨论的问题，带电粒子受到的重力远远小于电场力，即mg≪qE，则可忽略重力的影响．譬如：一电子在电场强度为4.0´103V/m的电场中，它所受到的电场力的大小为F=eE=6.4´10-16N，它所受到的重力G=mg≈8.9´10-30N，≈1.4´10-14.可见，重力在此问题中的影响微不足道，完全可以略去不计．此时若考虑了重力，反而会给问题的解决带来不必要的麻烦．要指出的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量．反之，若带电粒子所受的重力跟电场力可以比拟，譬如：在密立根油滴实验中，带

7、电油滴在电场中受力平衡，显然这时就必须考虑重力了．若再忽略重力，油滴平衡的依据就不存在了．总之，是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定，一般说来：(1)基本粒子：如电子、质子、a粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电粒子：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．二、带电粒子在偏转过程中的能量变化粒子动能的变化由动能定理求解．关键是正确的求出各力做功的代数和；粒子电势能的变化等于电场力做的功，关键点是把电场力做的功找准求对．例2　一个初动能为Ek的带电

8、粒子以速度v垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出时动能为3Ek.如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出时动能为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A．4EkB．4.5EkC．6EkD．