帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案練習(xí)及答案(編輯修改稿)
2025-09-01 05:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 粒子將做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；若帶電粒子初速度方向垂直于電場(chǎng)方向，帶電粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解， (2)帶電小球、帶電微粒(重力不能忽略)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由于帶電小球、帶電微?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)，同時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，其運(yùn)動(dòng)情況由重力和電場(chǎng)力共同決定．又因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力都是恒力，其做功特點(diǎn)一樣，常將帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境想象成一等效場(chǎng)，等效場(chǎng)的大小和方向由重力場(chǎng)和電場(chǎng)共同決定．例兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖1—8—3所示，OA＝h，此電子具有的初動(dòng)能是 ( )A． B．edUh C． D． 解析：電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場(chǎng)力作用，速度逐漸減小，根據(jù)題意和圖示可知，電子僅受電場(chǎng)力，由能量關(guān)系：，又E＝U／d，所以 . 故D正確．點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系，結(jié)合動(dòng)能定理即可解答本題．例一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖1—8—4所示．如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)．設(shè)粒子束不會(huì)擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到飛出極板時(shí)電勢(shì)能的變化量為 ．(粒子的重力忽略不計(jì))圖1—8—4分析：帶電粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)．電場(chǎng)力做功導(dǎo)致電勢(shì)能的改變．解析：水平方向勻速，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t ＝L/ v0 ①豎直方向加速，則側(cè)移 ②且 ③由①②③得則電場(chǎng)力做功由功能原理得電勢(shì)能減少了例如圖1—8－5所示，離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后，獲得速度，并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度離開(kāi)電場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為，兩板間距離為d，求： 圖1—8－5①的大?。虎陔x子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間；③離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力的大小F；④離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度；⑤離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向速度；⑥離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度的大小；⑦離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向偏移量y；⑧離子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tgθ解析：①不管加速電場(chǎng)是不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，W＝qU都適用，所以由動(dòng)能定理得： ②由于偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以離子的運(yùn)動(dòng)類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)． 即：水平方向?yàn)樗俣葹関0的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)．∴在水平方向③ F=qE=④⑤⑥⑦（和帶電粒子q、m無(wú)關(guān)，只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)）解題的一般步驟是： (1)根據(jù)題目描述的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程以及要回答問(wèn)題，確定出研究對(duì)象和過(guò)程．并選擇出“某個(gè)狀態(tài)”和反映該狀態(tài)的某些“參量”，寫(xiě)出這些參量間的關(guān)系式． (2)依據(jù)題目所給的條件，選用有關(guān)的物理規(guī)律，列出方程或方程組，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，對(duì)參量間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行邏輯推理，得出有關(guān)的計(jì)算表達(dá)式． (3)對(duì)表達(dá)式中的已知量、未知量進(jìn)行演繹、討論，得出正確的結(jié)果．[同步檢測(cè)]圖1—8－61．如圖l—8—6所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時(shí)速度為v，保持兩板間電壓不變．則 ( )A．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v也增大B．當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v增大C．當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng)2．如圖1—8—7所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊緣垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，且恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，而電子仍從原位置射入，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的 ( )圖1—8－7A．2倍 B．4倍 C． D．3．電子從負(fù)極板的邊緣垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好從正極板邊緣飛出，如圖1—8—8所示，現(xiàn)在保持兩極板間的電壓不變，使兩極板間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電子的入射方向及位臀不變，且要電子仍從正極板邊緣
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