20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題三-第一講-電場(chǎng)-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-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(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。已知形成偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的平行板電容器的極板長為L(不考慮電場(chǎng)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(jì)電子重力。(1)求電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v的大小。(2)若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間加恒定電壓,電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后正好打中屏上的A點(diǎn),A點(diǎn)與極板M在同一水平線上,求偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所加電壓U2。(3)若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(chǎng)后在t=0時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),然后水平擊中A點(diǎn),試確定偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(chǎng)的邊緣效應(yīng)電容器兩極板間是勻強(qiáng)電場(chǎng)沿O1O2垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),O1O2為兩極板的中線電子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng),在電場(chǎng)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于離開電場(chǎng)至打到屏上的時(shí)間水平擊中A點(diǎn)電子射出電場(chǎng)時(shí)豎直分速度為零,在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為整數(shù)個(gè)電場(chǎng)變化的周期,在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)位移一定為d2破題電子重力不計(jì),在加速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理可求進(jìn)入電場(chǎng)的速度。兩極板加恒定電壓時(shí),電子進(jìn)入電場(chǎng)后沿水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。兩極板加周期性變化的電壓時(shí),電子進(jìn)入電場(chǎng)后沿水平方向仍是勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向上,勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)交替出現(xiàn),但位移方向始終不變。電子出電場(chǎng)后都是做勻速直線運(yùn)動(dòng)。規(guī)律總結(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的分析思路(1)首先分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,區(qū)分是在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問題還是偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)問題。(2)對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)問題,可根據(jù)對(duì)粒子的受力分析與運(yùn)動(dòng)分析,從以下兩種途徑進(jìn)行處理:①如果是帶電粒子受恒定電場(chǎng)力作用下的直線運(yùn)動(dòng)問題,應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。②如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),一般利用動(dòng)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(yùn)動(dòng)的位移等。(3)對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)問題,一般是類平拋運(yùn)動(dòng)模型,通常采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法處理。通過對(duì)帶電粒子的受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析,借助運(yùn)動(dòng)的合成與分解,尋找兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),再應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。(4)當(dāng)帶電粒子從一個(gè)電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)電場(chǎng)區(qū)域時(shí),要注意分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的變化及兩區(qū)域電場(chǎng)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(hào)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(shí)釋放a、b,它們由靜止開始運(yùn)動(dòng)。在隨后的某時(shí)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(dòng)能比b的大,a和b的電勢(shì)能相等,a和b的動(dòng)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(chǎng)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(shí),這些電子通過的時(shí)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(shí),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(shí)的動(dòng)能之比為8∶3,電子在剛穿出兩板之間時(shí)的動(dòng)能之比為16∶13素養(yǎng)提升微課堂 電場(chǎng)中的典型圖像問題核心歸納(1)φx圖像上某點(diǎn)切線的斜率的絕對(duì)值表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,φx圖像存在極值,其切線的斜率為零,則對(duì)應(yīng)位置處電場(chǎng)強(qiáng)度為零。(2)在φx圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小,并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)在φx圖像中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化,可用WAB=qUAB,進(jìn)而分析WAB的正負(fù),然后進(jìn)行判斷。(1)根據(jù)電勢(shì)能的變化可以判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù),電勢(shì)能減少,電場(chǎng)力做正功。電勢(shì)能增加,電場(chǎng)力做負(fù)功。(2)根據(jù)ΔEp=W=Fx,圖像Epx斜率的絕對(duì)值表示電場(chǎng)力的大小。在給定了電場(chǎng)的Ex圖像后,可以由圖像確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況,E0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿正方向,E0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿負(fù)方向。Ex圖像與x軸所圍成的面積表示電勢(shì)差,如果取x=0處為零電勢(shì)點(diǎn),則可由圖像的面積分析各點(diǎn)電勢(shì)的高低,綜合分析粒子的運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步確定粒子的電性、電場(chǎng)力做功及粒子的動(dòng)能變化、電勢(shì)能變化等情況。典例分析【典例】某空間存在一個(gè)與x軸平行的電場(chǎng),電場(chǎng)中的電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度方向向左,從x1到x2電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,電場(chǎng)力先減小后增大,電場(chǎng)力做負(fù)功思維點(diǎn)撥φx圖像的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,圖像也反映電勢(shì)的高低?！ ☆愵}演練1.(多選)(2020山東等級(jí)考模擬)在x軸附近固定有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1和Q2,其連線與x軸平行。以無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),測(cè)得x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)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(shì)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(shì)能先減小后增大2.(多選)如圖所示為沿x軸方向的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨位置x變化的關(guān)系圖像,在x軸負(fù)方向上的圖像近似是直線,x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)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(shì)最低,電子的電勢(shì)能增加,電場(chǎng)力做的功為12eE0x13.(2020湖南衡陽高三模擬)一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)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(duì)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(shì)φ0、φφφ3的關(guān)系為φ3φ2=φ0φ1~x2段帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)~x1段電場(chǎng)方向不變,大小變,x1~x3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng)第一講 電場(chǎng) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)體系構(gòu)建真題感悟高考真題 解析本題以點(diǎn)電荷的電場(chǎng)為背景,意在考查靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布規(guī)律和電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功的關(guān)系。沿MN邊,從M點(diǎn)到N點(diǎn),距P點(diǎn)的距離先變小后變大,P點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶正電,電場(chǎng)強(qiáng)度E=kqr2,越靠近P點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度越大,電勢(shì)越大,所以電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小,電勢(shì)先變大后變小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選
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