（通用版）2020版高考物理一轮复习 第七章 第44课时 带电粒子在电场中的运动（重点突破课）讲义（含解析）

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1、第44课时　带电粒子在电场中的运动(重点突破课)[考点一　带电粒子在电场中的直线运动]带电粒子在电场中的加速和直线运动是电场问题中的常见类型，也是解决带电粒子在电场中偏转问题的基础。是否考虑带电粒子的重力，选择什么样的方法解决问题，是解此类问题的2个思考点。1．电场中重力的处理方法(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等微观粒子，除有说明或明确暗示外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电体：如尘埃、液滴、小球等，除有特殊说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力。2．解决电场中直线运动问题的两种观点(1)动力学观点：根据带电

2、粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场。(2)功和能量观点：根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。[典例]　(多选)(2019·泰安检测)在如图1所示的两平行金属板间加上如图2所示的电压。第1s内，一点电荷在两极板间处于静止状态，第2s末点电荷仍运动且未与极板接触。则第2s内，点电荷(g取10m/s2)(　　)A．做匀加速直线运动，加速度大小为10m/s2B．做变加速直线运动，平均加速度大小为5m/s2C．

3、做变加速直线运动，第2s末加速度大小为10m/s2D．第2s末速度大小为10m/s[解析]　由题意知，第1s内点电荷受重力和电场力作用处于平衡状态，故电场力方向向上，大小与重力相等；第2s内电压变大，故电场强度变大，电场力变大，第2s末电场强度增加为第1s末的两倍，故电场力变为2倍，故合力变为向上，大小为mg，故此时加速度大小为10m/s2，且第2s内合力随时间均匀增加，故加速度随时间均匀增加，做变加速直线运动，A错误，C正确；第2s内平均加速度大小为：＝m/s2＝5m/s2，B正确；根据速度时间公式，第2s末速度大小为：v＝5×1

4、m/s＝5m/s，D错误。[答案]　BC电场中直线运动问题的解题流程　　[集训冲关]1.如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势均为U)(　　)A．电子到达B板时的动能是UeB．电子从B板到达C板动能变化量为零C．电子到达D板时的动能是3UeD．电子在A板和D板之间做往复运动解析：选C　电子在AB之间做匀加速运动，且eU＝ΔEk，A正确；在BC之间做匀速运动，B正确；在CD之间做匀减速运动，到达D板时，速度减为零，随后反向做匀加速运动，在CB之间做匀速运动，在BA之间做匀减速

5、运动，到达A板时，速度减为零，之后按上述运动过程往复运动，C错误，D正确。2．(2016·四川高考)中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管

6、E时速度为1×107m/s，电源频率为1×107Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的。质子的荷质比取1×108C/kg。求：(1)漂移管B的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压。解析：(1)设质子进入漂移管B的速度为vB，电源频率、周期分别为f、T，漂移管B的长度为L，则T＝L＝vB·解得L＝0.4m。(2)设质子进入漂移管E的速度为vE，相邻漂移管间的加速电压为U，电场力对质子所做的功为W，质子从漂移管B运动到漂移管E电场力做功W′，质子的电荷量为q、质量为m，则W＝qUW′＝3WW′＝mvE2－mvB2解得

7、U＝6×104V。答案：(1)0.4m　(2)6×104V[考点二　带电粒子在匀强电场中的偏转]带电粒子在电场中偏转问题的处理方法和平抛运动相似，就是运动的合成与分解，分解为沿初速度方向和沿电场方向的两个分运动后，运用相对应的运动规律解决问题。其中运动时间、偏转位移和偏转角的分析，都是高考考查的重点。1．运动情况(1)条件分析：不计重力的带电粒子垂直于电场线方向飞入匀强电场。(2)运动特点：类平抛运动。(3)处理方法：运动的合成与分解。①沿初速度方向：做匀速直线运动。②沿电场方向：做初速度为零的匀加速直线运动。2．基本规律设粒子带电

8、荷量为q，质量为m(忽略重力影响)，两平行金属板间的电压为U，板长为l，板间距离为d，则有(1)加速度：a＝＝＝。(2)在电场中的运动时间：t＝。(3)速度v＝，tanθ＝＝。(4)位移[考法细研]考法1　偏转量的分析　[例1]　如图