带电粒子在电场中的运动复习课

2009高考物理专题复习 高考物理专题复习

带电粒子 在电场中的运动

一、带电粒子在电场中的加速问题1.用力和运动的观点讨论 1.用力和运动的观点讨论在匀强电场中带电粒子做匀加速直线运动， 在匀强电场中带电粒子做匀加速直线运动，可通过牛顿定律 带电粒子做匀加速直线运动 和匀变速运动的运动学公式进行讨论. 和匀变速运动的运动学公式进行讨论.

qE qU 2 a= = v 2 v0 = 2ad ② v = v0 + at ③ ① m md 2.用功和能的观点讨论 2.用功和能的观点讨论 根据动能定理， 任意电场中可通过 式求解， 可通过① 根据动能定理，在任意电场中可通过①式求解，在匀强电场中即可通过①式又可通过②式求解. 即可通过①式又可通过②式求解.

1 2 1 2 qU = mv mv0 ① 2 2

1 2 1 2 qEscosθ = mv mv0 ② 2 2

例1. 在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α 在点电荷+ 的电场中有A 两点，将质子和α 粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α 粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α粒子的电 性相同，带电量之比为1:2 质量之比为1:4 1:2, 1:4, 性相同，带电量之比为1:2,质量之比为1:4,则到达 点时，它们的速度大小之比为多少？ B点时，它们的速度大小之比为多少？ Q A B解：质子和α粒子从A到B运动过程 质子和α粒子从A 中，分别应用动能定理得

q1U AB

联立①②两式可解出它们到达B 联立①②两式可解出它们到达B点时的速度大小之比为 ①②两式可解出它们到达

1 2 = m1v1 ① 2

q2U AB

1 2 = m2 v2 ② 2

· ·

1× 4 2 v1 q1m2 = = = 2 ×1 1 v2 q2 m1带电粒子的运动为变加速运动,不可能通过力和运动的关系求解.但注意 到W=qU这一关系式对匀强电场和非匀强电场都是适用的,因此用能量的观 点入手由动能定理求解此题.

例2. 在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于 板附近有一电子由静止开始向Q板运动， 电子到达Q板时的速率，下列解释正确的是( 电子到达Q板时的速率，下列解释正确的是( C ) Q A.两板间距离越大 两板间距离越大， A.两板间距离越大，加速时间就 P 越长，则获得的速率就越大. 越长，则获得的速率就越大. B.两板间距离越小 两板间距离越小， B.两板间距离越小，加速时间就 越长， 越长，则获得的速率就越大 U C.与两板间的距离无关 与两板间的距离无关， C.与两板间的距离无关，仅与加速电压有关 D.以上解释都不对 以上解释都不对. D.以上解释都不对. 1 2 2eU 均无关. v与d和t均无关. eU = mv v= 2 m1.在带电粒子的加速运动中,电场力一定做正功,公式W=qU中q和U的符号总是相 同,列方程时代入绝对值即可;2.电子做初速度为零的匀加速直线运动,本题也 可用牛顿运动

定律和运动学求解,还可以用动量定理求解.3.本题属于电容器动 态变化的第二类问题,U不变,当两板间距离发生变化时,匀强电场的场强会发生 变化,但是电场力做功W=eU不变,电子到达Q极板时的动能不变.

二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动

垂直射入匀强电场的带电粒子, 垂直射入匀强电场的带电粒子,在电场中 的偏转是类平抛问题, 的偏转是类平抛问题,与重力场中的平抛运动 处理方式相似,也就是“正交分解”法. 处理方式相似,也就是“正交分解”法.即在 垂直电场线方向上为匀速运动，在平行电场 线方向上为初速度为零的匀加速运动.注意 ( 1)合分运动的等效性、独立性和等时性(2) 1)合分运动的等效性、独立性和等时性(2) 对每个分运动及合运动用能量的观点处理问 题.

例1. 一束电子自下而上进人一水平方向的匀强电场后 水平向左 发生偏转，则电场方向为__________,进人电场后， 发生偏转，则电场方向为__________,进人电场后， 增加 电子的动能________(填”增加”、”减少”或”不 电子的动能________(填”增加”、”减少”或”不 变”). 变”).

解析 ：由于电子是基本粒子， 由于电子是基本粒子，其重力比电场力小得多， 其重力比电场力小得多，可忽略 重力。 重力。电子所受初速度与电场力 合外力)垂直，电子做“ (合外力)垂直，电子做“类平 抛运动” 抛运动”电场力方向指向曲线的 凹侧，应水平向右， 凹侧，应水平向右，电场力做正 电子的动能增加。 功，电子的动能增加。

v0

s

θ

F E

根据带电粒子的轨迹求解有关问题时, 做出带电粒子的初速 度和电场力矢量两个有向线段的图示是解题的出发点.

例3.二价氧离子与一价碳离子从水平放置的平行金属板 3.二价氧离子与一价碳离子从水平放置的平行金属板 的中央沿垂直于电场方向发射，在下列各种情况下， 的中央沿垂直于电场方向发射，在下列各种情况下，求 它们飞出电场时，在竖直方向上偏移的位移大小之比？ 它们飞出电场时，在竖直方向上偏移的位移大小之比？ 射入时速度相同. ⑴射入时速度相同. 3:2 q1 2 m1 4 首先作 = = 射入时动量相同. ⑵射入时动量相同. 8:3 好铺垫 q2 1 m2 3 射入时动能相同. ⑶射入时动能相同. 2:1 1 qU 2 l 2 )( ) ① 经相同电压加速后射入. ⑷经相同电压加速后射入. 1:1 y = ( ⑴ ⑵ ⑶

y ∝ qm y∝q

q y∝ m

2 md

v0

1 2 ⑷ qU1 = mv0 ② 2 2 U 2l y= 与q和m无关 4dU1

求解物理量之比的程序设计1.找出所求量的表达式;2.先确定常量;3.再确定 所求量(因变量)与表达式中自变量的比例式 …… 此处隐藏：4265字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……