2017-2018学年高一物理电学专题提升专题12带电粒子在电场中运动的综合问题

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1、专题12带电粒子在电场中运动的综合问题一：专题概述示波管的工作原理1.如果在偏转电极朋'和丿少之间都没有加电压，则电子枪射出的电子朿沿直线运动，打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑.2.rr上加的是待显示的信号电压.xr上是机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.(如图1)ri亮斑X’屏6yf'偏转电极电子枪:X电场中的力电综合问题1.动力学的观点(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)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

2、析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题.2.能量的观点(1)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理.⑵运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现.二：典例精讲1.示波管的工作原理典例1：示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管，其原理图如下，XX’为水平偏转电极，yr为竖直偏转电极。以下说法正确的是()A.B.C.D.XX’加图3波形电压、XX’加图2波形电压、XX’加图4波形电压、rr不加信号电压，屏上在两个位置出现亮点加图1波形电压,rr加图2波形电压,XX’加图4波形电压、

3、丫厂加图3波形电压,屏上将出现两条竖直亮线屏上将出现一条竖直亮线屏上将出现图1所示图线【答案】A【解析】忑F加图3'波形电压、FT不加信号电压，则电子将在两个不同方向的电压一走的电场中运动发生两个犬小相同方向相反的位移，故在屏上水平方向的两个位墨出现亮点、，选项A正确：无灯加图2'波形电压、疗加图1波形电压，屏上将出现一条竖直亮线，选项B错误；无匕加图4波形电压、FF加图2波形电压，屏上将出现一条水平亮线，选项C错误；获'加图4'坡形电压、FT加图3波形电压，屏上将出现图3所示图线，选项D错误；故选A.1.带电粒子在复合场中的应用问题典例2：美国科学家密立根通过油滴实

4、验首次测得电子的电荷量。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板间的距离为H忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。(1)调节两金属板间的电势差〃；当〃丸&吋，使得某个质量为加的油滴恰好做匀速直线运动，求该油滴所带的电荷量；⑵若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差〃切时,观察到某个质量为加的油滴进入电场后做匀加速直线运动，经过时间广运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。【解析】(1)质量为加的油滴恰好

5、做匀速直线运动，则其所受重力与库仑力平衡,⑵质量为羸的油滴向下做匀加速运动,山詁巴得"曽若油滴带正电所受库仑力方向向下,由牛顿第二定律得0=呼＞0到达下极板的时间很短，难以精确测量,与事实不符,则油滴带负电'受到库仑力的方向竖直向上由牛顿第二定律得叫g-q^-=m2a解得:勺=詈@-鄂1.动力学方法和能量观点分析力电综合问题典例3・在光滑绝缘水平而上放置一质fi///=0.2kg.电荷量q=+5.0乂10一叱的小球，小球系在长1=0.5m的绝缘细线上，细线的另一端固定在0点。整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿创方向，如图所示(俯视图)。现给小球一初速度使

6、其绕。点做圆周运动，小球经过M点时细线的张力尸=140N,小球在运动过程中，最大动能比最小动能大△&=20J,小球可视为质点。(1)求电场强度的大小；(1)求运动过程中小球的最小动能；(2)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断，则经多长时间小球动能与在A点时的动能相等？此时小球距〃点多远？【答案］(l)4X104N/C(2)10J⑶普s血【解析】⑴小球在£点动能最大，在丧点动能最小，从£点运遊心点的过程，根据动能定理有2皿=△&得片4X10,N/C(2)小球在启点，根据牛顿第二定律有产-得运动过程中小球的最小动能为瓦尸10J(3)氏/说得vl}=10m/s根据动能定

7、理有qEy=^inv—E^y=2L线断后，小球做类平抛运动，则y=•—•tx=Vatzm得方=]^s,x=yj^m即经普S,小球动能与在〃点时的动能相等，此时小球距〃点花H1三总结提升带电粒子在匀强电场中的偏转问题求解示波管模型的思路在示波管模型中，带电粒子经加速电场併加速，再经偏转电场/偏转后，需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点只如图所示・(1)确定最终偏移距离思路①(确定加速后的％》〔[确定偏移(确定偏角0”L确定匀速偏移#=flan0思路②(2)确定偏转后的动能(或速度)思路①分析力电综合问题的两种思路(1)动力学的观点①由