第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题类平抛曲线运动课件（共22张PPT）
文档属性
| 名称 | 第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题类平抛曲线运动课件（共22张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 219.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-10 09:06:46 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第9节带电粒子在电场中的运动
专题类平抛曲线运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
带电粒子的偏转
如图所示，在真空中放置一对金属板Y和Y?，两极板的长度为l，两极板之间的距离为d，把两板接到电源上，于是两板间出现了电场强度为E的电场。
现有一个质量为m，带电荷量为-q
的带电粒子沿中心线以速度v0射入
电场，经过电场偏转后穿出电场。
带电粒子在电场中做类平抛曲线运动的解题思路与方法：
1.带电粒子垂直电场方向进入匀强电场时，在初速度方向上做匀速直线运动，在电场方向上做初速度为零的匀加速直线运动。
2.带电粒子做类平抛的位移规律
（1）水平方向的位移：x=v0t
（2）竖直方向的位移：
（3）合位移（实际位移）：
（4）合位移的方向与水平方向的夹角θ：
3.带电粒子做类平抛的速度规律
（1）水平速度：
（2）竖直速度:
（3）合速度:
或
（4）合速度方向与水平方向的夹角α：
4.带电粒子做类平抛的加速度规律
5.带电粒子在电场中偏转时会出现三种情况
（1）能穿出电场：x=l，y＜d/2，带电粒子在电场中的运动时间由x决定，t=x/v0=l/v0
（2）恰能穿出电场：x=l，y=d/2，带电粒子在电场中运动时间由水平方向的速度v0或竖直方向的加速度a决定。
（3）不能穿出电场：x＜l，y=d/2,带电粒子在电场中运动时间由y决定，y=at2/2
6.带电粒子在进入偏转电场前，如果用加速电场将带电粒子加速后，再射入偏转电场。则经过电势差U后所获得的速度v0可由动能定理求得。即：
7.带电粒子在穿出偏转电场后，粒子
将沿着刚出电场时的速度方向做匀速
直线运动，其速度v的反向延长线交于
电容器的中心。如图所示。因此穿出
电场后利用三角形相似求解。即
【课堂训练】
1.如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则（
）
A.a的电量一定大于b的电量
B.b的质量一定大于a的质量
C.a的比荷一定大于b的比荷
D.b的比荷一定大于a的比荷
C
2.如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒子从两带电平行板的正中间沿与匀强电场垂直的方向射入，不计粒子所受的重力。当粒子的入射速度为v时，它恰能穿过一电场区域而不碰到金属板上。
现欲使质量为m、入射速度为
v/2的粒子也能恰好穿过这
一电场区域而不碰到金属板。
在以下的仅改变某一物理量的方案中，可行的是（ ）
A．使粒子的带电量减少为原来的1/4
B．使两板间的电压减小到原来的一半
C．使两板间的距离增加到原来的2倍
D．使两极板的长度减小为原来的一半
ACD
3.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止
开始被加速电场加速后垂直于
电场方向进入偏转电场，最后
打在荧光屏上。
则下列判断正确的是（
）
A．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
B．三种粒子打到荧光屏上的位置相同
C．粒子在AB和CD的两个电场中的运动，均为匀变速运动
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1：1：2
BCD
4.如图所示，三个同样的带电粒子（不计重力）同时从同一位置沿同一方向垂直于电场线射入平行板电容器间的匀强电场，它们的运动轨迹分别用a、b、c
标出。下列说法中正确的是（
）
A.b和c同时飞离电场
B.当b飞离电场的同时a刚好打在下极板上
C.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小
D.在电场运动中c的动能增加最小，a、b动能增加量相同
BCD
5．一个初动能为Ek的带电粒子以速度v垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出电场时动能为3Ek。如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出电场时动能为（
）
A．4Ek
B．4.5Ek
C．6Ek
D．9.5Ek?
B
6.如图所示，空间中存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，质量为m，电荷量为q的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点，已知该粒子在A点的速度大小为v1；在B点的速度大小为v2，方向水平；A、B连线长为L，连线与竖直方向的夹角为α，不计粒子受到的重力，则（ ）
A．粒子带负电
B．v1＜v2
C．tanα＞2v2/v1
D．E＝m(v12-v22)/2qLcosα
ACD
7.如图所示，A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板，两板间的电压为U1，C、D是水平放置的平行金属板，板间距离为d，板的长度为L，P是C板的中点，A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等，将一个负离子从板的小孔处由静止释放。求：
（1）为了使负离子能打在P点，
C、D两板间的电压应为多少？
（2）C、D两板间所加的电压为多少时，负离子不能打在板上？
U2=8U1d2/L2
U3≤2U1d2/L2
8.如图所示，电子以速度v0沿与电场垂直的方向从A点飞入匀强电场，并且从另一端的B点
沿与电场成1500角的方向飞出。
已知电子质量为m，电荷量为e。
求：AB两点的电势差
U=3mv02/2
9.如图所示是一个示波管工作原理图，电子经电压U1＝4.5×103V加速后以速度V0垂直等间距的进入电压U2＝180V，间距为d＝1.0cm，板长l＝5cm的平行金属板组成的偏转电场，离开电场后打在距离偏转电场s＝10cm的屏幕上的P点。（e＝1.6×10﹣19C，m＝9.0×10﹣31kg）
试求：
（1）电子进入偏转电场时的速度v0
（2）射出偏转电场时速度的偏角tanθ
（3）打在屏幕上的侧移位移OP
tanθ=0.1
V0=4×107m/s
OP=1.25cm
10.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内充满与坐标系平面平行、场强大小均为E的匀强电场。
第一象限内的电场方
向与x轴正方向成45°
向下，第三象限内的
电场方向与x轴正方
向成45°向上。
现从第三象限内坐标为
的P点由静止释放一电荷量为+q、质量为m的粒子，不计粒子的重力。求：
（1）粒子刚进入第一象限时的速度大小
（2）粒子从O点到偏离x轴最远时的运动时间
（3）粒子第二次经过x轴时到原点的距离。
11．电子以水平初速v0沿平行金属板中央射入，在金属板间加上如图所示的交变电压。已知电子质量为m，电量为e，电压周期为T，电压为U0。
试求：
（1）若电子从t=0时刻进入板间，在半周期内恰好能从板的上边缘飞出，则电子飞出电场的速度
（2）若电子在t=0时刻进入板间，能从板右边水平飞出，则金属板的长度
（3）若电子能从板右边N处水平飞出，电子应从哪一时刻进入板间，两极板的间距至少多大
高二物理选修3-1
第一章静电场
第9节带电粒子在电场中的运动
专题类平抛曲线运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
带电粒子的偏转
如图所示，在真空中放置一对金属板Y和Y?，两极板的长度为l，两极板之间的距离为d，把两板接到电源上，于是两板间出现了电场强度为E的电场。
现有一个质量为m，带电荷量为-q
的带电粒子沿中心线以速度v0射入
电场，经过电场偏转后穿出电场。
带电粒子在电场中做类平抛曲线运动的解题思路与方法：
1.带电粒子垂直电场方向进入匀强电场时，在初速度方向上做匀速直线运动，在电场方向上做初速度为零的匀加速直线运动。
2.带电粒子做类平抛的位移规律
（1）水平方向的位移：x=v0t
（2）竖直方向的位移：
（3）合位移（实际位移）：
（4）合位移的方向与水平方向的夹角θ：
3.带电粒子做类平抛的速度规律
（1）水平速度：
（2）竖直速度:
（3）合速度:
或
（4）合速度方向与水平方向的夹角α：
4.带电粒子做类平抛的加速度规律
5.带电粒子在电场中偏转时会出现三种情况
（1）能穿出电场：x=l，y＜d/2，带电粒子在电场中的运动时间由x决定，t=x/v0=l/v0
（2）恰能穿出电场：x=l，y=d/2，带电粒子在电场中运动时间由水平方向的速度v0或竖直方向的加速度a决定。
（3）不能穿出电场：x＜l，y=d/2,带电粒子在电场中运动时间由y决定，y=at2/2
6.带电粒子在进入偏转电场前，如果用加速电场将带电粒子加速后，再射入偏转电场。则经过电势差U后所获得的速度v0可由动能定理求得。即：
7.带电粒子在穿出偏转电场后，粒子
将沿着刚出电场时的速度方向做匀速
直线运动，其速度v的反向延长线交于
电容器的中心。如图所示。因此穿出
电场后利用三角形相似求解。即
【课堂训练】
1.如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则（
）
A.a的电量一定大于b的电量
B.b的质量一定大于a的质量
C.a的比荷一定大于b的比荷
D.b的比荷一定大于a的比荷
C
2.如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒子从两带电平行板的正中间沿与匀强电场垂直的方向射入，不计粒子所受的重力。当粒子的入射速度为v时，它恰能穿过一电场区域而不碰到金属板上。
现欲使质量为m、入射速度为
v/2的粒子也能恰好穿过这
一电场区域而不碰到金属板。
在以下的仅改变某一物理量的方案中，可行的是（ ）
A．使粒子的带电量减少为原来的1/4
B．使两板间的电压减小到原来的一半
C．使两板间的距离增加到原来的2倍
D．使两极板的长度减小为原来的一半
ACD
3.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止
开始被加速电场加速后垂直于
电场方向进入偏转电场，最后
打在荧光屏上。
则下列判断正确的是（
）
A．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
B．三种粒子打到荧光屏上的位置相同
C．粒子在AB和CD的两个电场中的运动，均为匀变速运动
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1：1：2
BCD
4.如图所示，三个同样的带电粒子（不计重力）同时从同一位置沿同一方向垂直于电场线射入平行板电容器间的匀强电场，它们的运动轨迹分别用a、b、c
标出。下列说法中正确的是（
）
A.b和c同时飞离电场
B.当b飞离电场的同时a刚好打在下极板上
C.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小
D.在电场运动中c的动能增加最小，a、b动能增加量相同
BCD
5．一个初动能为Ek的带电粒子以速度v垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出电场时动能为3Ek。如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出电场时动能为（
）
A．4Ek
B．4.5Ek
C．6Ek
D．9.5Ek?
B
6.如图所示，空间中存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，质量为m，电荷量为q的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点，已知该粒子在A点的速度大小为v1；在B点的速度大小为v2，方向水平；A、B连线长为L，连线与竖直方向的夹角为α，不计粒子受到的重力，则（ ）
A．粒子带负电
B．v1＜v2
C．tanα＞2v2/v1
D．E＝m(v12-v22)/2qLcosα
ACD
7.如图所示，A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板，两板间的电压为U1，C、D是水平放置的平行金属板，板间距离为d，板的长度为L，P是C板的中点，A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等，将一个负离子从板的小孔处由静止释放。求：
（1）为了使负离子能打在P点，
C、D两板间的电压应为多少？
（2）C、D两板间所加的电压为多少时，负离子不能打在板上？
U2=8U1d2/L2
U3≤2U1d2/L2
8.如图所示，电子以速度v0沿与电场垂直的方向从A点飞入匀强电场，并且从另一端的B点
沿与电场成1500角的方向飞出。
已知电子质量为m，电荷量为e。
求：AB两点的电势差
U=3mv02/2
9.如图所示是一个示波管工作原理图，电子经电压U1＝4.5×103V加速后以速度V0垂直等间距的进入电压U2＝180V，间距为d＝1.0cm，板长l＝5cm的平行金属板组成的偏转电场，离开电场后打在距离偏转电场s＝10cm的屏幕上的P点。（e＝1.6×10﹣19C，m＝9.0×10﹣31kg）
试求：
（1）电子进入偏转电场时的速度v0
（2）射出偏转电场时速度的偏角tanθ
（3）打在屏幕上的侧移位移OP
tanθ=0.1
V0=4×107m/s
OP=1.25cm
10.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内充满与坐标系平面平行、场强大小均为E的匀强电场。
第一象限内的电场方
向与x轴正方向成45°
向下，第三象限内的
电场方向与x轴正方
向成45°向上。
现从第三象限内坐标为
的P点由静止释放一电荷量为+q、质量为m的粒子，不计粒子的重力。求：
（1）粒子刚进入第一象限时的速度大小
（2）粒子从O点到偏离x轴最远时的运动时间
（3）粒子第二次经过x轴时到原点的距离。
11．电子以水平初速v0沿平行金属板中央射入，在金属板间加上如图所示的交变电压。已知电子质量为m，电量为e，电压周期为T，电压为U0。
试求：
（1）若电子从t=0时刻进入板间，在半周期内恰好能从板的上边缘飞出，则电子飞出电场的速度
（2）若电子在t=0时刻进入板间，能从板右边水平飞出，则金属板的长度
（3）若电子能从板右边N处水平飞出，电子应从哪一时刻进入板间，两极板的间距至少多大