【正文】 行下列推導：對于α粒子 —— 質(zhì)量為 4mp、電量為 2e paa meUmpeUm Uqva ???? 4 222 對于氚核 —— 質(zhì)量為 3mp、電量為 e pp meUmeUv ??? 3232氚 對于質(zhì)子 —— 質(zhì)量為 mp 電量為 e ppp meUmeUv 22 ?? 從比較推導的結(jié)果中知：質(zhì)子的速度 VP 最大，正確答案為（ C）。 第 12 頁 共 21 頁 例 3： 如圖 82 所示，真空中相距 d=5 cm 的兩塊平行金屬板 A、 B 與電源連接 (圖中未畫出 )，其中 B 板接地（電勢為零） ,A板電勢變化的規(guī)律如圖 83 所示 .將一個質(zhì)量 m= 1023 kg,電量 q=+ 101C 的帶電粒子從緊臨 B 板處釋放，不計重力 .求： (1)在 t=0 時刻釋放該帶電粒子，釋放瞬間粒子加速度的大小 。 【 解析】 電場強度 E =Ud 帶電粒子所受電場力 UqF Eqd??， F=ma 924 .0 1 0 /Uqa m sdm? ? ? 粒子在 02T時間內(nèi)走過的距離為 221 ( ) 1022Ta ???m 故帶電粒在在2Tt?時恰好到達 A 板 根據(jù)動量定理，此時粒子動量 10p Ft ?? ? ? kg （ 1）運動分析：若粒子受力方向與運動方向相同，則粒子加速運動；若粒子受力方向與運動方向相反，則粒子減速運動。②利用能量觀點，如動能定 理，若為非勻強電場只能用能量觀點。 ：類似平拋運動的分析處理，應用運動的合成和分解知識分析處理。 【 解析】 （ 1 偏轉(zhuǎn)距離 y=12 at2=qU2md （ LV0 ） 2 偏轉(zhuǎn)角 tgφ =atv0 = qULmdv02 討論： （ 1）因為 v0相同，當 q/m 相同， y、 tg （ 2）因為 12 mv02相同，當 q 相同，則 y、 tgφ相同； （ 3）因為 mv0相同，當 m、 q 相同或 q/v0相同，則 y、 tg 圖 84 第 14 頁 共 21 頁 （ 4）設加速電場的電壓為 U′，由 qU′ =12 mv02,有 :y= UL24dU＇ ， tgφ =UL2dU＇ 【 總結(jié)】 可見，在（ 4）的條件下，不論帶電粒子的 m、 q 如何，只要經(jīng)過同一加速電場加速，再垂直進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們飛出電場的偏轉(zhuǎn)距離 y 和偏轉(zhuǎn)角度φ都是相同的。 (四 )示波管原理 1．構(gòu)造及功能 如圖 85 所示 （１）電子槍：發(fā)射并加速電子． （２）偏轉(zhuǎn)電極ＹＹ＇：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號電壓） 偏轉(zhuǎn)電極ＸＸ＇：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓） （ 3）熒光屏． 2．原理： ○ 1 ＹＹ＇作用：被電子槍加速的電子在ＹＹ＇電場中做勻變速曲線運動，出電場后做勻速直線運動打到熒光屏上，由幾何知識 39。 ( ) ta n ( )22L q l Ly l l Um V d?? ? ? ?。 ○ 2 XX’的作用 :與上同理 ,如果只在偏轉(zhuǎn)電極 XX’上加電壓 ,亮斑就在水平方向發(fā)生偏移 ,圖 82 第 15 頁 共 21 頁 加上掃描電壓 ,一周期內(nèi) ,信號電壓也變化一周期 ,熒光屏將出現(xiàn)一完整的正弦圖形 . 例 5：如圖 86 所示，是一個示波管工作原理圖，電子經(jīng)加速以后以速度 V0 垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電 場時偏轉(zhuǎn)量是 h，兩平行板間的距離為 d，電勢差為 U，板長為 起的偏移量（ h/U）叫做示波管的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用下列哪些辦法？ （ ） A. 增大兩板間的電勢差 U B. 盡可能使板長 L 做得短些 C. 盡可能使兩板間距離 d 減小些 D. 使電子入射速度 V0 大些 【 審題 】本題物理過程與例題 4 相同，也是帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題，與示波管結(jié)合在一起，同時題目當中提到了示波管的靈敏度這樣一個新物理量，只要仔細分析不難得出正確結(jié)論。 （五）根據(jù)運動軌跡分析有關問題 該種類型的題目 分析方法是：先畫出入射點軌跡的切線，即畫出初速度 v0 的方向，再根據(jù)軌跡的彎曲方向，確 定電場力的方向，進而利用力學分析方法來分析其它有關的問題。 【 解析】 （１）設粒子在Ａ點射入，則Ａ點的軌跡切線方向就是粒子 q 的初速 v0的方向（如圖87 乙）。 例 7： 在圖 88 中 a、 b 和 c 表示點電荷 a 的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為 U、32U、41U。 【 審題 】 1．已知 a、 b、 c 三點的電勢的大小關系為 U32U41U 根據(jù)“電場線的方向總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面”的性質(zhì)，可分析出本題中的電場線方向是由場源點電荷Q 為中心向四處放射的，而這樣分布電場線的場源點電荷應當是帶正電的。應沿著電場線的方向由電勢高處向電勢低處運動。只 有在勻強電場中帶電粒子才會作勻加速運動。 3．解答本題選用的主要關系式為： mvmvqU baab 22 2121 ?? 式中 Uab兩等勢面的電勢差， va、 vb為帶電粒子經(jīng)過時 a、 b 等勢面時的速率。） 【 解析】 設：帶電粒子的電量為 q； a、 b 兩等勢面的電勢差為 Uab， b、 c 兩等勢面的電勢差 Ubc；帶電粒子經(jīng)過等勢面 a、 b、 c 時的速率分別為 Va、 Vb、 Vc。 【 總結(jié)】 帶電粒子在非勻強電場中運動牽扯到動能變化時通常用動能定理求解比較方便，在分析問題時分清物理過程是非常關鍵的。 例 8：質(zhì)量 m=，帶電荷量ｑ＝－４ 107C 的帶電微粒以 v0=10m/s 的速度從水平放置的平行金屬板 A、 B 的中央飛入板間，如圖 89 所示，已知板長 L=，板間距離 d=，當 UAB=103伏時，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，則 AB 間所加電壓在 【 審題 】當 UAB=103伏時，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，說明微粒的重力要考慮，要使帶電粒子能從板間飛出， AB 間所加電壓必定是一個范圍，從上板邊緣飛出對應最高電壓，從下板邊緣飛出對應最低電壓，利用平衡條件、牛頓第二定律及運動學公式便可求出。 例 9：如圖 810 所示，水平放置的 A、 B 兩平行板相距 h，有一質(zhì)量為 m，帶電量為 +q 的小球在 B 板之下 H 處以 v0初速度豎直向上進入兩板間，欲使小球恰好打到 A 處，試討論 A、 B 板間的電勢差 圖 89 圖 810 第 18 頁 共 21 頁 【 審題 】小球在 B 板下方時，只受重力作用，做減速運動，小球進入到兩板間時，除受向下的重力外，還受到電場力的作用，向上做減速運動，但由題設的條件，電場力的方向未知，需要分兩種情況討論解決。 例 10：如圖 811 所示：在方向水平向右的勻強電場中，一不可伸長的不導電細線的一端連著一個質(zhì)量為 m 的帶正電的小球，另一端固定于 O 點。已知小球擺到最低點的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為 θ 。 【 審題 】 1．在本題中，小球擺動的過程是電荷克服電場力做功（電場力做負功）的過程 —— 重力勢能減少，電勢能增加。（說明：本題是宏觀小球，重力不能忽略。而且重力所做的功等于物體重力勢能的變化。 3．電場力對電荷所做的功只跟起點和終點的終點的位置有關，而跟電荷運動的路徑無關。根據(jù)這種性質(zhì)，在本題中若設小球所帶電量為 q、場強為 E，則小球從釋放點到左側(cè)最高點電勢能的增加量應該等于 qEl(1+ sinθ )。 ） 4．小球擺動的過程中，重力做正功（重力勢能減少）；電場力做負功（電勢能增加），因此正功與負功的代數(shù)和（即算術差）應當?shù)扔谛∏蛟黾拥膭幽堋? 5．在解答本題時，還需使用圓周運動的向心力關系式，若設小球經(jīng)過最低點時細線對小球的拉力為 T，則應有：lvmmgT 2??。 【 總結(jié)】 圓周運動是高中物理重點研究的曲線運動，電場中的圓周運動也是近年高考命題的熱點，解決這類問題的基本方法和力學中的情形相同，不同的是還要考慮電場力的特點。 例 11： 如圖 812 所示是靜電分選器的原理示意圖，將磷酸鹽和石英的混合顆粒由傳送帶送至兩個豎直的帶電平行板上方，顆粒經(jīng)漏斗從電場區(qū)域中央處開始下落，經(jīng)分選后的顆粒分別裝入 A、 B 桶中，混合顆粒離開漏斗進入電場時磷酸鹽顆粒帶正電，石英顆粒帶負電，所有顆粒所帶的電量與質(zhì)量之比均為 10－ 5 C/kg．若已知兩板間的距離為10 cm，兩板的豎直高度為 50 cm．設顆粒進入電場時的初速度為零，顆粒間相互作用不計．如果要求兩種顆粒離開兩 極板間的電場區(qū)域時有最大的偏轉(zhuǎn)量且又恰好不接 觸到極板．（ 1）兩極板間所加的電壓應多大 ?（ 2）若帶電平行板的下端距 A、 B桶底高度為 H＝ m，求顆粒落至桶底時速度的大小．（ g＝ 10 m/s2） 【 審題 】 顆粒在電場中受電場力和重力的作用，在豎直方向上的分運動為自由落體運動，下落距離為極板高度 L，顆粒沿水平方向的分運動為勻加速直線運動，離開電場時顆粒在水平方向為勻變速直線運動規(guī)律，利用運動學公式和牛頓運動定律以及動能定理求解。顆粒在電場中的做的是初速為零的勻加速直線運動，出電場后做勻變速曲線運動，應用牛頓第二定律及運動學公式求出兩板之間的電壓，全程使用動能定理求出顆粒落至桶底的速度?，F(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒 1013個，假設這些顆粒都處于靜止狀態(tài)，每個顆粒帶電量為 q=+ 1017c，質(zhì)量為 m= 1015kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力。煙塵顆粒受到電場力作用，向下做初速為零的勻加速直線運動，由運動學公式和牛頓定律便可求得時間。 【 解析 】 （ 1）當最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附。如物體的重力看成作用在重心上等，本題充分體現(xiàn)了這種把具體問題理想化的做法在 解決物理問題中的技巧，體現(xiàn)了運用物理知識解決實際問題的重要性和特殊的處理辦