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《2019-2020年高一物理电学专题提升专题10带电粒子在电场中的偏转》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2019-2020年高一物理电学专题提升专题10带电粒子在电场中的偏转一：专题概述1．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场．(2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动．(4)运动规律：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.粒子的偏转角(1)以初速度v0进入偏转电场,如图所示,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U1,若粒子飞出电场时偏转角为θ,则t
2、anθ=,式中vy=at=·,vx=v0,代入得tanθ=.结论:动能一定时,tanθ与q成正比;电荷量相同时,tanθ与动能成反比.(2)经加速电场加速再进入偏转电场不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有qU0=m,解得tanθ=.结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场.3.粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)以初速度v0进入偏转电场y=at2=··=,作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x1,则x1==·=.结论:粒子从偏转电场中射出时,就像
3、是从极板间的处沿直线射出.(2)经加速电场加速再进入偏转电场:若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则偏移量y=,偏转角正切为tanθ=.结论:无论带电粒子的m、q如何,只要经过同一加速电场加速,再垂直进入同一偏转电场,它们飞出的偏移量y和偏转角θ都是相同的,也就是运动轨迹完全重合.二：典例精讲1．带电粒子在匀强电场中的偏转典例1：如图，平行板电容器板间电压为U，板间距为d，两板间为匀强电场，让质子流以初速度v0垂直电场射入，沿a轨迹落到下板的中央，现只改变其中一条件，让质子沿b轨迹落到下板边缘，则可以将（
4、 ）A.开关S断开B.初速度变为C.板间电压变为D.竖直移动上板，使板间距变为2d【答案】C2．带电粒子在有界电场的偏转问题典例2：某科研小组在研究电场时发现仅存于椭圆区域的一种匀强电场，如图所示，椭圆方程为。电场的场强为E、方向沿x轴正向。在坐标原点O处有平行于纸面沿y轴正方向发射出大量同种正离子(不计离子的重力及离子间的相互作用)，电荷量为q，这群离子的初速度包含从0到的各种速度，最大速度足够大，离子群在仅受电场力作用下离开电场区域，全部打在右侧垂直电场方向的荧光屏上，荧光屏中心在x轴上离椭圆中心O的距离为2R。求：(1)离子打
5、在处的动能；(2)到达荧光屏上的所有离子中，最小的动能值；(3)到达荧光屏上动能最小的离子的位置。【答案】（1）（2）（3）（2）离子垂直电场方向发射，做类平抛运动，有：y=v0t有几何关系：据动能定理，有联立得：处飞出的动能最小，Ekmin=(3)由得，此时轨迹与椭圆的交点飞出椭圆时的速度方向与x轴正向夹角离子与荧光屏交点3．带电粒子先加速后偏转的问题典例3：如图所示,间距为d的平行金属板间电压恒定.初速度为零的电子经电压U0加速后,沿两板间的中心线进入板间电场,电子恰好从下极板边缘飞出,飞出时速度的偏向角为θ.已知电子质量为m、电
6、荷量为e,电子重力不计.求:(1)电子刚进入板间电场时的速度大小v0.(2)电子通过两极板间的过程中,电场力做的功W.(3)平行金属板间的电场强度大小E.【答案】(1) (2)eU0tan2θ (3)【解析】(1)电子在电场中加速eU0=m解得v0=(3)平行金属板间W=e·而U=Ed解得E=三总结提升1．分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键(1)条件分析：不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动．(2)运动分析：一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的
7、匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动．2．两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的．(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移的中点．四提升专练1．如图，有一带电粒子贴着A板沿水平方向输入匀强电场，当偏转电压为时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出：当偏转电压为时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为A.B.C.D.【答案】A解得故，故选A．2.(多选)如图所示，A板发出的电子经加速后，水
8、平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在光屏P上．关于电子的运动，下列说法中正确的是（）A.滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升B.滑动触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置上升C.
