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《教与学2014高考物理总复习教案57份打包教与学2014高考物理总复习教案40 带电粒子在电场中运动综合问题的分析.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、带电粒子在电场中运动综合问题的分析考纲解读1.了解示波管的工作原理.2.运用动力学方法分析解决带电粒子在交变电场中的运动.3.会运用功能观点、动力学观点综合分析带电粒子在复合场中的运动.考点一 带电粒子在电场中运动的实际应用——示波管1.构造及功能(如图1所示)图1(1)电子枪:发射并加速电子.(2)偏转电极YY′:使电子束竖直偏转(加信号电压);偏转电极XX′:使电子束水平偏转(加扫描电压).2.工作原理偏转电极XX′和YY′不加电压,电子打到屏幕中心;若只在XX′之间加电压,只在X方向偏转;若只在YY′之间加电压,只在Y方向偏转;
2、若XX′加扫描电压,YY′加信号电压,屏上会出现随信号而变化的图象.例1 (2011·安徽·18)图2为示波管的原理图,如果在电极YY′之间所加的电压按图3甲所示的规律变化,在电极XX′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( )图2甲 乙图3解析 由图甲及图乙知,当UY为正时,Y板电势高,电子向Y偏,而此时UX为负,即X′板电势高,电子向X′板偏,所以选B.答案 B示波管中电子在荧光屏上落点位置的判断方法示波管中的电子在YY′和XX′两个偏转电极作用下,同时参与两个类平抛运动,一方面沿Y
3、Y′方向偏转,另一方面沿XX′方向偏转,找出几个特殊点,即可确定荧光屏上的图形.突破训练1 示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图4所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )图4A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电答案 AC[来源:学。科。网]解析 根据亮斑的位置,电子偏向XY区间,说明电子受到电场力作用发生了偏转,因此极板X、极板Y均应带正电.考点二 带电粒子在交变电场中的运动例2 如图5甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压
4、为U0,电容器板长和板间距离均为L=10cm,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm,在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示.(每个电子穿过平行板的时间都极短,可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求:甲乙图5(1)在t=0.06s时刻,电子打在荧光屏上的何处;(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长?解析 (1)电子经加速电场加速满足qU0=mv2经偏转电场偏转后偏移量y=at2=··()2所以y=,由题图知t=0.06s时刻U偏=1.8U0,所以y=4.5cm设打在屏上的点距O点距离为
5、Y,满足=所以Y=13.5cm.(2)由题知电子偏移量y的最大值为,所以当偏转电压超过2U0时,电子就打不到荧光屏上了,所以荧光屏上电子能打到的区间长为3L=30cm.答案 (1)打在屏上的点位于O点正上方,距O点13.5cm(2)30cm解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法1.注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件.2.分析时从两条思路出发:一是力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析;二是功能关系.3.
6、此类题型一般有三种情况:一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解),二是粒子做往返运动(一般分段研究),三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场的特点分段研究).突破训练2 如图6甲所示,在平行板电容器A、B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.设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时为速度的正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)( )图6答案 A解析 电子在交变电场中所受电场力恒定,加速度大小不变,故
7、C、D两项错误;从0时刻开始,电子向A板做匀加速直线运动,T后电场力反向,电子向A板做匀减速直线运动,直到t=T时刻速度变为零.之后重复上述运动,A项正确,B项错误.32.带电体在复合场中的运动模型1.模型概述各种性质的场与实物(分子和原子的构成物质)的根本区别之一是场具有叠加性,即几个场可以同时占据同一空间,从而形成复合场.对于复合场中的力学问题,可以根据力的独立作用原理分别研究每种场力对物体的作用效果,也可以同时研究几种场力共同作用的效果,将复合场等效为一个简单场,然后与重力场中的力学问题进行类比,利用力学的规律和方法进行分析与解
8、答.2.解题方法(1)正交分解法:由于带电粒子在匀强电场中所受电场力和重力都是恒力,不受约束的粒子做的都是匀变速运动,因此可以采用正交分解法处理.将复杂的运动分解为两个互相垂直的直线运动,再根据运动合成的方法去求复杂运动
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