2020年高考物理复习 第6章 试题解析30 14页

学案30 带电粒子在电场中的运动(一)‎ ‎ ‎ 一、概念规律题组 ‎1．下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是(　　)‎ A．质子(H) B．氘核(H)‎ C．α粒子(He) D．钠离子(Na＋)‎ ‎2．两平行金属板间为匀强电场，不同的带电粒子都以垂直于电场线的方向飞入该匀强电场(不计重力)，要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具备的条件是(　　)‎ A．有相同的动能和相同的比荷 B．有相同的动量(质量与速度的乘积)和相同的比荷 C．有相同的速度和相同的比荷 D．只要有相同的比荷就可以 ‎3．某示波器在XX′、YY′不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图1所示偏转电压，则在光屏上将会看到下列哪个图形(圆为荧光屏，虚线为光屏坐标)(　　)‎ 图1‎ ‎4．两平行金属板相距为d，电势差为U，电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图2所示，OA＝h，此电子具有的初动能是(　　)‎ 图2‎ A. B．edUh C. D. 二、思想方法题组 14‎ 图3‎ ‎5．如图3所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的(　　)‎ A．增大偏转电压U B．减小加速电压U0‎ C．增大极板间距离 D．将发射电子改成发射负离子 图4‎ ‎6．如图4所示，有三个质量相等，分别带正电、带负电和不带电的小球，从平行板电场的中点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，可以判断(　　)‎ A．落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电 B．三个小球在电场中运动的时间相等 C．三个小球到达极板时的动能关系为EkA>EkB>EkC D．三个小球在电场中运动时的加速度关系为 aA>aB>aC 一、带电粒子在电场中的直线运动 ‎1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法是：(1)采用运动和力的观点：牛顿第二定律和运动学知识求解．(2)用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解．‎ ‎2．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题 ‎(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．‎ ‎(2)是否考虑重力要依据情况而定．‎ 基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．‎ 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力．‎ ‎【例1】‎ 14‎ 图5‎ ‎ 静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图5所示的折线，图中φ0和d为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x＝0为中心、沿x轴方向做周期性运动，已知该粒子质量为m、电荷量为－q，其动能与电势能之和为－A(0aB>aA，根据牛顿第二定律，F合C>F合B>F合A；结合题中三者带电性质，可知，C带负电，B不带电，A带正电，三电荷运动至下极板过程中，根据动能定理得WC>WB>WA，故ΔEkC>ΔEkB>ΔEkA，而初动能相同，所以到达下极板时，EkC>EkB>EkA.综上，A正确，B、C、D错．]‎ 思维提升 ‎1．用运动学公式和牛顿定律处理带电粒子在电场中的直线运动时，只适用于匀强电场；而动能定理可适用于匀强电场，也可用于非匀强电场，因而一般用公式qU＝mv2分析带电粒子在电场中的加速问题．‎ ‎2．据W＝qU知，电场力对带电粒子做的功，只与初、末位置间的电势差有关，而与电场强度、两点间的距离无关．‎ 14‎ ‎3．带电粒子在电场中运动时，是否考虑重力应具体分析．一般情况下，微观粒子(电子、质子)不计重力，宏观颗粒(油滴、小球)应考虑重力．‎ ‎4．带电粒子在电场中的偏转是类平抛运动，平抛运动的规律在这里仍然适用，特别是两个推论应熟记．‎ ‎【核心考点突破】‎ 例1 (1)　(2)－d≤x≤d ‎(3) 解析　(1)由题图可知，0与d(或－d)两点间的电势差为φ0，‎ 电场强度的大小E＝，‎ 粒子所受电场力的大小F＝qE＝.‎ ‎(2)设粒子在[－x0，x0]区间内运动，速率为v，由题意得 mv2－qφ＝－A①‎ 由题图可知φ＝φ0②‎ 由①②得mv2＝qφ0－A③‎ 因动能非负，有qφ0－A≥0，‎ 得|x|≤d，‎ ‎0