6.5 带电粒子在电场中的运动2

【复习课题】6.4　带电粒子在电场中的运动(2) 班级 姓名　　　 　学号
【复习目标】带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ
【复习重点】分析解决带电粒子在匀强电场中的偏转运动问题
【复习难点】受力和过程分析
【前置性补偿】
一、带电粒子在匀强电场中的偏转
1．运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做 运动．轨迹为 线。
2．分析处理方法，类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识方法：
垂直电场方向： ；平行电场方向 。
３．运动规律：
（1）通过偏转电场的时间
（2）离开电场时偏移量：
（3）离开电场时的偏转角：
（4）飞出电场时轨迹的切线方向的反向延长线与初速度的延长线
的交点
【典例探究】
B例1、如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是?（ ）
A.U1变大、U2变大?
B.U1变小、U2变大?
C.U1变大、U2变小?
D.U1变小、U2变小?
B例2、如图所示,两平行金属板A、B长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V.一带正电的粒子电荷量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域,(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面MN、PS相距为12 cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面PS为9 cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上.(静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远?到达PS界面时离D点多远?
(2)在图上粗略画出粒子运动的轨迹.
(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小.
B 例3(2008年汕头一模)两块水平金属极板A、B正对放置，每块极板长均为l、极板间距为d．B板接地（电势为零）、A板电势为+U，重力加速度为g．两个比荷（电荷量与质量的比值）均为的带正电质点以相同的初速沿A、B板的中心线相继射入，如图所示．第一个质点射入后恰好落在B板的中点处．接着，第二个质点射入极板间，运动一段时间后， A板电势突然变为并且不再改变，结果第二个质点恰好没有碰到极板．求：
（1）带电质点射入时的初速v0．
（2）在A板电势改变之前，第二个质点在板间运动的时间．
C例4（2008年上海卷）如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II，两电场的边界均是边长为L的正方形（不计电子所受重力）.
（1）在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置.
（2）在电场I区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置.
（3）若将左侧电场II整体水平向右移动L/n（n≥1），仍使电子从ABCD区域左下角D处离开（D不随电场移动），求在电场I区域内由静止释放电子的所有位置.
【形成性检测】
1、一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。两个比荷（即粒子的电荷量与质量之比）不同的带正电的粒子a和b，从电容器边缘的P点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2。若不计重力，则a和b的比荷之比是（ ）
A．1∶2 B．1∶1
C．2∶1 D．4∶1
2、如图所示，平行金属板M、N相距为d，开关S闭合后，M、N间有匀强电场．一重力不计的带电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场中，恰好打在N板的正中．（1）为使该粒子能飞出电场，N板至少应向下移动多少距离？（2）将开关S闭合后再打开，仍要使粒子能飞出电场，N板至少应向下移动多少距离？