（新课改省份专用）2020版高考物理一轮复习 第七章 第4节 带电粒子在电场中运动的综合问题学案（含解析）

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1、第4节　带电粒子在电场中运动的综合问题高考对本节内容的考查主要集中在电场中的力电综合问题，综合考查了电场的性质和规律，以及平衡、加速、偏转、能量等力学知识，通常命制计算题，难度较大；而对带电粒子在交变电场中运动的考查，常从这两种运动的角度命题：往返运动和偏转运动。考点一　示波管的工作原理[基础自修类][题点全练]1．[示波管的原理分析](多选)如图所示是示波器的原理示意图，电子经电压为U1的加速电场加速后，进入电压为U2的偏转电场，离开偏转电场后打在荧光屏上的P点。P点与O点的距离叫偏转距离。要提高示波器的灵敏度(即单位偏转电压U2引起的偏转距离)，下列办法中可行的是(　　)A．

2、提高加速电压U1B．增加偏转极板a、b的长度C．增大偏转极板与荧光屏的距离D．减小偏转极板间的距离解析：选BCD　电子经加速电场后动能为：Ek＝eU1，加速后的速度为：v＝，经偏转电场的时间为：t＝，出偏转电场的偏转位移为：y＝at2＝××2＝，设偏转极板与荧光屏的距离为L，则P点到O点的偏转距离Y＝y，所以此示波器的灵敏度为：＝，可知要提高灵敏度可以降低加速电压，也可以增加偏转极板长度，增大偏转极板与荧光屏的距离，减小偏转极板间的距离，故A错误，B、C、D正确。2．[示波管的图形分析]图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′

3、之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是选项中的(　　)解析：选B　在0～2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为B。[名师微点]在示波管模型中，带电粒子经加速电场U1加速，再经偏转电场U2偏转后，需要经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P，如图所示。1．确定最终偏移距离思路一：思路二：2．确定偏转后的动能(或速度)思路一：思路二：考点二　带电粒子在交变电场中的运动[多维探究类]题型(一)　直线

4、运动问题(分段研究)[例1]　如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(　　)A．0

5、0T时情况类似。因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各选项可知只有B正确。[答案]　B题型(二)　偏转运动问题(分解研究)[例2]　如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，在t＝0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，t＝T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场。则(　　)A．该粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的B．在t＝时刻，该

6、粒子的速度大小为2v0C．若该粒子在时刻以速度v0进入电场，则粒子会打在金属板上D．若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子仍在t＝T时刻射出电场[解析]　由题设条件可知，粒子在0～时间内做类平抛运动，在～T时间内做类斜抛运动，因粒子在电场中所受的电场力大小相等，根据运动的对称性，粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的，如图所示，选项A正确；前后两段运动的时间相等，时将速度分解，设板长为l，由类平抛运动规律可得：l＝v0T，l＝vT，则v＝v0，则时刻该粒子的速度为v0，选项B错误；若该粒子在时刻以速度v0进入电场，粒子将先向下做类平抛运动，后做类斜抛运动，而从PQ板右边缘

7、射出电场，选项C错误；若该粒子的入射速度变为2v0，粒子在场中运动的时间t＝＝，选项D错误。[答案]　A[共性归纳](1)当粒子平行于电场方向射入时，粒子做直线运动，其初速度和受力情况决定了粒子的运动情况，粒子可能做周期性的运动。(2)当粒子垂直于电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，沿电场力方向的分运动可能具有周期性。[题点全练]1．[直线运动]如图甲所示，两极板间加上如图乙所示的交变电压。开始A板的电势比B板高，此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动。