第九章　第5課時　帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第5課時帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)目標(biāo)要求1.掌握帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。2.理解帶電粒子在示波管中的運(yùn)動。3.掌握帶電粒子在電場和重力場的疊加場中的運(yùn)動規(guī)律?？键c(diǎn)一帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)1．運(yùn)動規(guī)律(1)沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動，t＝eq\f(l,v0)(如圖)。(2)沿靜電力方向做勻加速直線運(yùn)動①加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝________；②離開電場時的偏移量：y＝eq\f(1,2)at2＝________；③離開電場時的偏轉(zhuǎn)角：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝______。2．功能關(guān)系當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時也可以從能量的角度進(jìn)行求解：qUy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02，其中Uy＝eq\f(U,d)y，指初、末位置間的電勢差。3．粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后射出時，速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)O為粒子水平位移的中點(diǎn)，即O到偏轉(zhuǎn)電場邊緣的距離為偏轉(zhuǎn)極板長度的一半。思考不同的帶電粒子(帶同種電性)在加速電場的同一位置由靜止開始加速后再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，帶電粒子的軌跡是重合的嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1(多選)(2023·河北唐山市模擬)如圖所示，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，一個帶電粒子電荷量為q，以一定的水平初速度由P點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)粒子從Q點(diǎn)射出電場時，其速度方向與豎直方向成30°角。已知勻強(qiáng)電場的寬度為d，P、Q兩點(diǎn)的電勢差為U，不計粒子重力，設(shè)Q點(diǎn)的電勢為零。則下列說法正確的是()A．帶電粒子在P點(diǎn)的電勢能為UqB．帶電粒子帶負(fù)電C．勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度大小為E＝eq\f(\r(3)U,3d)D．勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度大小為E＝eq\f(2\r(3)U,3d)例2(2024·江蘇鎮(zhèn)江市期中)如圖，靜止于A處的質(zhì)子(質(zhì)量為m、電荷量為e)，經(jīng)電壓為U的加速電場加速后，沿圖中虛線垂直MP進(jìn)入方向豎直向下的矩形有界勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域MNQP，區(qū)域邊界MN＝3L、MP＝2L，質(zhì)子經(jīng)加速偏轉(zhuǎn)后恰好能從PQ邊距P點(diǎn)為2L處射出，質(zhì)子重力不計。(結(jié)果均用e、U、m表示)(1)求質(zhì)子離開加速電場時的速度大??；(2)求質(zhì)子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度大??；(3)若偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度大小變?yōu)樵瓉淼娜种?、方向不變，求質(zhì)子離開該區(qū)域時的速度大小。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考點(diǎn)二示波管的工作原理在示波管模型中，帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后，需要經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動才會打到熒光屏上并顯示亮點(diǎn)P，如圖所示。1．確定最終偏移距離思路一思路二2．確定偏轉(zhuǎn)后的動能(或速度)思路一思路二例3(2023·河南安陽市一中模擬)示波管原理圖如圖甲所示。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，電子束從電子槍射出后沿直線運(yùn)動，打在熒光屏中心，產(chǎn)生一個亮斑如圖乙所示。若板間電勢差UXX′和UYY′隨時間變化關(guān)系圖像如丙、丁所示，則熒光屏上的圖像可能為()例4如圖裝置是由粒子加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、間距為Δd的相同平行金屬板構(gòu)成，極板間距離和板長均為L。加速電壓為U0，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等均為U0，電場方向相反。質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子無初速度地進(jìn)入加速電場，被加速器加速后，從平移器下板邊緣水平進(jìn)入平移器，最終從平移器上板邊緣水平離開，不計粒子重力。下列說法正確的是()A．粒子離開加速器時速度v0＝eq\r(\f(qU0,m))B．粒子通過左側(cè)平移器時，豎直方向位移y1＝eq\f(L,4)C．Δd與2L相等D．只增加加速電壓，粒子將不能從平移器離開考點(diǎn)三帶電粒子在電場和重力場中的偏轉(zhuǎn)例5如圖所示，地面上某區(qū)域存在著水平向右的勻強(qiáng)電場，一個質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平向右的初速度v0，由O點(diǎn)射入該區(qū)域，剛好豎直向下通過豎直平面中的P點(diǎn)，已知OP與初速度方向的夾角為60°，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A．小球所受靜電力大小為eq\f(\r(3)mg,2)B．小球所受的合外力大小為eq\f(\r(3)mg,3)C．小球由O點(diǎn)到P點(diǎn)用時為eq\f(\r(3)v0,g)D．小球通過P點(diǎn)時的動能為eq\f(5,2)mv02例6空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，O、P是電場中的兩點(diǎn)。從O點(diǎn)沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的小球A、B。A不帶電，B的電荷量為q(q>0)。A從O點(diǎn)發(fā)射時的速度大小為v0，到達(dá)P點(diǎn)所用時間為t；B從O點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)所用時間為eq\f(t,2)。重力加速度為g，求：(1)電場強(qiáng)度的大??；(2)B運(yùn)動到P點(diǎn)時的動能。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________