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课件网) 知识点 1 带电粒子的加速 9 带电粒子在电场中的运动 知识 清单破 1.受力分析 仍按力学中受力分析的方法分析,只是多了一个电场力而已。若带电粒子在匀强电场 中,则电场力为恒力(F=qE);若在非匀强电场中,则电场力为变力。 2.两种思路 (1)利用牛顿第二定律并结合匀变速直线运动规律分析,适用于匀强电场。 (2)利用电场力做功并结合动能定理来分析,对于匀强电场和非匀强电场都适用,公式有qEd= mv2- m (匀强电场),或qU= mv2- m (任何电场)等。 基本粒子的质量为m、带电荷量为q,初速度v0方向垂直于匀强电场(场强为E)。粒子做 类平抛运动,不计粒子重力。 1.沿初速度方向:速度为v0的匀速直线运动。分速度vx=v0,分位移x=v0t。 2.垂直于v0的方向:初速度为零,加速度为a= 的匀加速直线运动。分速度vy=at,分位移y= at2。 知识点 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1.带电粒子在电场中只受电场力作用时,电场力一定做正功吗 2.牛顿运动定律结合运动学公式能分析非匀强电场中的直线运动问题吗 3.带电粒子在匀强电场中偏转时,粒子的运动是匀变速曲线运动吗 知识辨析 一语破的 1.不一定。带电粒子速度方向与电场力方向相反时,电场力做负功。 2.不能。带电粒子在非匀强电场中运动时,加速度是变化的,不能应用匀变速直线运动的规 律。 3.是。带电粒子在匀强电场中所受电场力恒定,根据牛顿第二定律可知粒子的加速度也恒定; 又因带电粒子在匀强电场中偏转,可得初速度方向与电场力方向不在一条直线上,所以粒子 做匀变速曲线运动。 关键能力 定点破 定点1 带电粒子的加速和偏转 1.运动模型 不计重力,带电粒子经电压为U0的加速电场加速后进入电压为U1的偏转电场,且速度v0⊥ E,则带电粒子将在电场中只受电场力的作用而做类平抛运动,如图所示。 2.处理方法 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析: 动力学角度 功能关系角度 涉及知识 牛顿第二定律结合匀变速直 线运动公式 功的公式及动能定理 选择条件 匀强电场,电场力是恒力 可以是匀强电场,也可以是非 匀强电场,电场力可以是恒 力,也可以是变力 3.运动规律 (1)在偏转电场中的加速度:a= = = 。 (2)沿初速度方向: (3)沿电场线方向: (4)离开电场时(x=l)的偏转角:tan θ= = (5)离开电场时位移与初速度方向的夹角:tan β= = 。 2.两个结论 (1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时,偏移量和偏 转角总是相同的。 (2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中 点,即O到偏转电场边缘的距离为 。 3.带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系 当讨论带电粒子的末速度v时,也可以从能量的角度进行求解:qUy= mv2- m ,其中Uy= y,指带电粒子在匀强电场中初末位置间的电势差。 4.粒子打到屏上的位置离屏中心的距离Y (1)Y=y+d' tan θ(d'为屏到偏转电场的水平距离)。 (2)根据三角形相似: = 。 如图所示,质子、氘核和α粒子【1】在同一位置由同一个电场从静止加速【2】后射入偏转 电场。平行板电容器两板间为匀强电场,三种粒子都是沿中心线OO'方向垂直于电场线射入 【3】的,射出后都打在同一个与OO'垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点。则关于在荧光屏 上将出现亮点的个数【4】,下列说法中正确的是 ( ) A.3个 B.1个 典例1 C.2个 D.以上三种都有可能 B 信息提取 【1】不需要考虑质子、氘核和α粒子的重力。 思路点拨 第一阶段:根据动能定理【5】可求出粒子离开加速电场时的速度大小。 第二阶段:根据牛顿第二定律、匀变速直线运动的位移公式求出粒子离开偏转电场时的速 度、偏转位移,由运动的合成与分解【6】求出速度偏转角的正切值。 第三阶段:离开偏转电场后,粒子 ... ...
