20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題三-第一講-電場-帶電粒子在電場中的運動-學(xué)案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 甲所示,質(zhì)量為m、電荷量為e的電子由靜止經(jīng)加速電壓U1加速后,在水平方向沿O1O2垂直進入偏轉(zhuǎn)電場。已知形成偏轉(zhuǎn)電場的平行板電容器的極板長為L(不考慮電場邊緣效應(yīng)),兩極板間距為d,O1O2為兩極板的中線,P是足夠大的熒光屏,且屏與極板右邊緣的距離也為L。不計電子重力。(1)求電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v的大小。(2)若偏轉(zhuǎn)電場兩板間加恒定電壓,電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后正好打中屏上的A點,A點與極板M在同一水平線上,求偏轉(zhuǎn)電場所加電壓U2。(3)若偏轉(zhuǎn)電場兩板間的電壓按如圖乙所示做周期性變化,要使電子經(jīng)加速電場后在t=0時刻進入偏轉(zhuǎn)電場,然后水平擊中A點,試確定偏轉(zhuǎn)電場電壓U0以及周期T分別應(yīng)該滿足的條件。解題指導(dǎo)審題讀取題干獲取信息不考慮電場的邊緣效應(yīng)電容器兩極板間是勻強電場沿O1O2垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,O1O2為兩極板的中線電子在電場中做勻變速曲線運動,水平方向是勻速直線運動,在電場中的最大偏轉(zhuǎn)位移為極板間距d的一半極板長為L,屏與極板右邊緣的距離也為L電子在電場中的運動時間等于離開電場至打到屏上的時間水平擊中A點電子射出電場時豎直分速度為零,在電場中的運動時間為整數(shù)個電場變化的周期,在電場中偏轉(zhuǎn)位移一定為d2破題電子重力不計,在加速電場中由動能定理可求進入電場的速度。兩極板加恒定電壓時,電子進入電場后沿水平方向是勻速直線運動,豎直方向是勻加速直線運動。兩極板加周期性變化的電壓時,電子進入電場后沿水平方向仍是勻速直線運動,豎直方向上,勻加速直線運動和勻減速直線運動交替出現(xiàn),但位移方向始終不變。電子出電場后都是做勻速直線運動。規(guī)律總結(jié)帶電粒子在電場中運動問題的分析思路(1)首先分析粒子的運動規(guī)律,區(qū)分是在電場中的直線運動問題還是偏轉(zhuǎn)運動問題。(2)對于直線運動問題,可根據(jù)對粒子的受力分析與運動分析,從以下兩種途徑進行處理:①如果是帶電粒子受恒定電場力作用下的直線運動問題,應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。②如果是非勻強電場中的直線運動,一般利用動能定理研究全過程中能量的轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子的速度變化、運動的位移等。(3)對于曲線運動問題,一般是類平拋運動模型,通常采用運動的合成與分解方法處理。通過對帶電粒子的受力分析和運動規(guī)律分析,借助運動的合成與分解,尋找兩個分運動,再應(yīng)用牛頓運動定律或運動學(xué)方程求解。(4)當(dāng)帶電粒子從一個電場區(qū)域進入另一個電場區(qū)域時,要注意分析帶電粒子的運動規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場交界處的有關(guān)聯(lián)的物理量,這些關(guān)聯(lián)量往往是解決問題的突破口?！ ☆愵}演練9.(多選)(2018全國Ⅲ卷)如圖,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平。兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等?，F(xiàn)同時釋放a、b,它們由靜止開始運動。在隨后的某時刻t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面。a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是( ),a的動能比b的大,a和b的電勢能相等,a和b的動量大小相等10.(多選)(2020陜西西安高三下學(xué)期模擬)兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板如圖1所示,大量電子(質(zhì)量m、電荷量e)由靜止開始,經(jīng)電壓為U0的電場加速后,連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入。當(dāng)兩板均不帶電時,這些電子通過的時間為3t0。當(dāng)在兩板間加如圖2所示的周期為2t0,幅值恒為U0的周期性電壓時,恰好能使所有電子均從兩板間通過。則( ),側(cè)向位移(沿垂直于兩板方向上的位移)的最大值為symax=d2=t026eU0m,側(cè)向位移(沿垂直于兩板方向上的位移)的最小值為symin=d4=t046eU0m,電子在剛穿出兩板之間時的動能之比為8∶3,電子在剛穿出兩板之間時的動能之比為16∶13素養(yǎng)提升微課堂 電場中的典型圖像問題核心歸納(1)φx圖像上某點切線的斜率的絕對值表示電場強度的大小,φx圖像存在極值,其切線的斜率為零,則對應(yīng)位置處電場強度為零。(2)在φx圖像中可以直接判斷各點電勢的大小,并可根據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強度的方向。(3)在φx圖像中分析電荷移動時電勢能的變化,可用WAB=qUAB,進而分析WAB的正負,然后進行判斷。(1)根據(jù)電勢能的變化可以判斷電場力做功的正負,電勢能減少,電場力做正功。電勢能增加,電場力做負功。(2)根據(jù)ΔEp=W=Fx,圖像Epx斜率的絕對值表示電場力的大小。在給定了電場的Ex圖像后,可以由圖像確定電場強度的變化情況,E0表示電場強度沿正方向,E0表示電場強度沿負方向。Ex圖像與x軸所圍成的面積表示電勢差,如果取x=0處為零電勢點,則可由圖像的面積分析各點電勢的高低,綜合分析粒子的運動,進一步確定粒子的電性、電場力做功及粒子的動能變化、電勢能變化等情況。典例分析【典例】某空間存在一個與x軸平行的電場,電場中的電勢φ在x軸上的分布如圖所示,下列說法正確的是( ),從x1到x2電場強度方向向左,從x1到x2電場強度先增大后減小,電場力先減小后增大,電場力做負功思維點撥φx圖像的斜率表示電場強度的大小和方向,圖像也反映電勢的高低?！ ☆愵}演練1.(多選)(2020山東等級考模擬)在x軸附近固定有兩個點電荷Q1和Q2,其連線與x軸平行。以無窮遠處為零電勢點,測得x軸上各點的電勢φ隨坐標(biāo)x的分布如圖所示。下列說法正確的是( )+q從x1沿x軸正方向移到x3的過程中,電勢能先增大后減小+q從x1沿x軸正方向移到x3的過程中,電勢能先減小后增大2.(多選)如圖所示為沿x軸方向的電場強度E隨位置x變化的關(guān)系圖像,在x軸負方向上的圖像近似是直線,x軸正方向為電場強度的方向,電子的電荷量為e(e0)。則下列說法正確的是( ),x1處的電勢最低,電子的電勢能增加,電場力做的功為12eE0x13.(2020湖南衡陽高三模擬)一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正方向運動,其電勢能Ep隨位移x變化關(guān)系如圖所示,其中O~x2段是關(guān)于直線x=x1對稱的兩條直線段,x2~x3段是曲線,則下列說法正確的是( )、xxx3處電勢φ0、φφφ3的關(guān)系為φ3φ2=φ0φ1~x2段帶電粒子做勻變速直線運動~x1段電場方向不變,大小變,x1~x3段的電場強度大小方向均不變專題三 電場與磁場第一講 電場 帶電粒子在電場中的運動體系構(gòu)建真題感悟高考真題 解析本題以點電荷的電場為背景,意在考查靜電場的電場強度分布規(guī)律和電勢、電勢能、電場力做功的關(guān)系。沿MN邊,從M點到N點,距P點的距離先變小后變大,P點的點電荷帶正電,電場強度E=kqr2,越靠近P點,電場強度越大,電勢越大,所以電場強度先變大后變小,電勢先變大后變小,選項A錯誤,選
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