10.5带电粒子在电场中的运动（习题课）导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

10.5 带电粒子在电场中的运动（带电粒子在电场中的运动（习题课习题课）【学习目标学习目标】1理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题2针对具体的物理现象和问题正确应用物理规律【质疑提升质疑提升 1】速度方向与电场方向共线速度方向与电场方向共线带电粒子在匀强电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒等力学规律。研究时，主要可以从带电粒子的受力产生加速度及能量转化两条线索展开。分析带电粒子在匀强电场中运动问题的一般步骤：（1）分析带电粒子的受力情况。（2）分析带电粒子的初始状态及条件，确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。（3）建立正确的物理模型，进而确定解题方法。（4）利用物理规律或其它解题手段（如图线等）找出物理量间的关系，建立方程组。1在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的匀强电场，位于电场中 A 点的电子在 t=0 时速度为零，在 t=1s 时，电子离开 A 点的距离大小为 l,那么在 t=2s 时，电子将处在（ ）AA 点 BA 点左方 l 处 CA 点右方 2l 处 DA 点左方 2l 处2 如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处（不计重力作用） 。下面对粒子的运动描述正确的是（ ）A. 从 t=0 时刻释放电子，电子一定在两板间做往复运动B. 从 t=T/4 时刻释放电子，电子可能打在右极板上C. 从 t=3T/8 时刻释放电子，电子一定打在左极板上D. 任意时间释放电子，电子一定打在右极板上A【质疑提升质疑提升 2】速度方向与电场方向垂直速度方向与电场方向垂直1. 如图所示，带电量之比为 qA：qB=1：3 的带电粒子 A、B，先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为xA：xB=2:1，则带电粒子的质量之比 mA:mB以及在电场中飞行时间之比 tA:tB分别为:( )A1:1,2:3 B2:1,3:2 C1:1,3:4 D4:3,2:1 2. 热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为 U。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是 L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。 （每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：在 t=0.06s 时刻，电子打在荧光屏上的何处？荧光屏上有电子打到的区间有多长？13.5cm 30cm【质疑提升质疑提升 1】带电物体在多力作用下的运动带电物体在多力作用下的运动1. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场。在竖直平面上建立平面直角坐标，在坐标平面的第一象限内固定绝缘光滑的半径为 R 的 1/4 圆周轨道，轨道的两端在坐标轴上。质量为 m 的带正电的小球从轨道上端由静止开始滚下，已知重力为电场力的 2 倍，求：（1）小球在轨道最低点时对轨道的压力；（2）小球脱离轨道后，当速度竖直向下时，速度的大小和所在点的位置坐标。 2mg 方向竖直向下 （-R，2R）【素养提升专练】1 如图所示，A、B、C、D是某匀强电场中的4个等势面，一个质子和一个粒子（电 荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍）同时在A等势面从静止出发，向右运动，当到达D面时，下列说法正确的是 （ ）A电场力做功之比为14B它们的动能之比为21C. 它们的末速度之比为：12D它们运动的时间之比为112如图所示的交变电压加在平行板电容器 A、B 的两极板上，开始 B 板电势比A 板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设 A、B 两极板间的距离足够大，下列说法正确的是（ ）A.电子一直向着 A 板运动 B.电子一直向着 B 板运动C.电子先向 A 板运动，然后返回 B 板运动，之后在 A、B 两板间做周期性往返运动D.电子先向 B 板运动，然后返回 A 板运动，之后在 A、B 两板间做周期性往返运动3 有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经过偏转电场后打到纸上，显示出字符，不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小（偏转距离减小） ，下列措施可行的是（）A减小墨汁微粒的质量B减小偏转电场两极板间的距离C减小偏转电场的电压D减小墨汁微粒的喷出速度4. 如图所示为两组平行板金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为 m、电量为 e 的电子静止在竖直放置的平行金属板的 A 点，经电压 U0加速后通过 B 点进入两板间距为 d、电压为 U 的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A、B 分别为两块竖直板的中点，求： （1）电子通过 B 点时的速度大小；（2）右侧平行金属板的长度； （3）电子穿出右侧平行金属板时的速度。 tan=meU2dUU02meUeU 0202UU5如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在 Oxy 平面的 ABCD 区域内，存在两个场强大小均为 E 的匀强电场和，两电场的边界均是边长为 L 的正方形。不计电子重力，电子电荷量为-e。(1)在该区域 AB 边的中点处由静止释放电子，求电子离开 ABCD 区域的位置。(2)在电场区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从 ABCD 区域左下角 D 处离开，求所有释放点的位置。(-2L L/4) LxL/4xLy426 质量为 m=0.2kg、带电量为 q=+2C 的小球从距地面高度为 h=10m 处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为 L=2m 处，有一根管口比小球直径略大的竖直吸管，管的上口距地面为，为使2h小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域加上一个场强方向水平向左的匀强电场，如图所示， （g 取 10m/s2）求：(1)小球的初速度v0(2)电场强度 E 的大小；(3)小球落地时的动能。 4m/s 0.4N/C 20J10.5 带电粒子在电场中的运动（习题课）带电粒子在电场中的运动（习题课）【学习目标学习目标】1理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题2针对具体的物理现象和问题正确应用物理规律【质疑提升质疑提升 1】速度方向与电场方向共线速度方向与电场方向共线带电粒子在匀强电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒等力学规律。研究时，主要可以从带电粒子的受力产生加速度及能量转化两条线索展开。分析带电粒子在匀强电场中运动问题的一般步骤：（1）分析带电粒子的受力情况。（2）分析带电粒子的初始状态及条件，确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。（3）建立正确的物理模型，进而确定解题方法。（4）利用物理规律或其它解题手段（如图线等）找出物理量间的关系，建立方程组。1在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的匀强电场，位于电场中 A 点的电子在 t=0 时速度为零，在 t=1s 时，电子离开 A 点的距离大小为 l,那么在 t=2s 时，电子将处在（ ）AA 点 BA 点左方 l 处 CA 点右方 2l 处 DA 点左方 2l 处2 如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处（不计重力作用） 。下面对粒子的运动描述正确的是（ ）A. 从 t=0 时刻释放电子，电子一定在两板间做往复运动B. 从 t=T/4 时刻释放电子，电子可能打在右极板上C. 从 t=3T/8 时刻释放电子，电子一定打在左极板上D. 任意时间释放电子，电子一定打在右极板上A【质疑提升质疑提升 2】速度方向与电场方向垂直速度方向与电场方向垂直1. 如图所示，带电量之比为 qA：qB=1：3 的带电粒子 A、B，先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为xA：xB=2:1，则带电粒子的质量之比 mA:mB以及在电场中飞行时间之比 tA:tB分别为:( )A1:1,2:3 B2:1,3:2 C1:1,3:4 D4:3,2:1 2. 热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为 U。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是 L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。 （每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：在 t=0.06s 时刻，电子打在荧光屏上的何处？荧光屏上有电子打到的区间有多长？【质疑提升质疑提升 1】带电物体在多力作用下的运动带电物体在多力作用下的运动1. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场。在竖直平面上建立平面直角坐标，在坐标平面的第一象限内固定绝缘光滑的半径为 R 的 1/4 圆周轨道，轨道的两端在坐标轴上。质量为 m 的带正电的小球从轨道上端由静止开始滚下，已知重力为电场力的 2 倍，求：（1）小球在轨道最低点时对轨道的压力；（2）小球脱离轨道后，当速度竖直向下时，速度的大小和所在点的位置坐标。 【素养提升专练】1 如图所示，A、B、C、D是某匀强电场中的4个等势面，一个质子和一个粒子（电 荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍）同时在A等势面从静止出发，向右运动，当到达D面时，下列说法正确的是 （ ）A电场力做功之比为14B它们的动能之比为21C. 它们的末速度之比为：12D它们运动的时间之比为112如图所示的交变电压加在平行板电容器 A、B 的两极板上，开始 B 板电势比A 板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设 A、B 两极板间的距离足够大，下列说法正确的是（ ）A.电子一直向着 A 板运动 B.电子一直向着 B 板运动C.电子先向 A 板运动，然后返回 B 板运动，之后在 A、B 两板间做周期性往返运动D.电子先向 B 板运动，然后返回 A 板运动，之后在 A、B 两板间做周期性往返运动3 有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经过偏转电场后打到纸上，显示出字符，不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小（偏转距离减小） ，下列措施可行的是（）A减小墨汁微粒的质量B减小偏转电场两极板间的距离C减小偏转电场的电压D减小墨汁微粒的喷出速度4. 如图所示为两组平行板金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为 m、电量为 e 的电子静止在竖直放置的平行金属板的 A 点，经电压 U0加速后通过 B 点进入两板间距为 d、电压为 U 的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A、B 分别为两块竖直板的中点，求： （1）电子通过 B 点时的速度大小；（2）右侧平行金属板的长度； （3）电子穿出右侧平行金属板时的速度。5如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在 Oxy 平面的 ABCD 区域内，存在两个场强大小均为 E 的匀强电场和，两电场的边界均是边长为 L 的正方形。不计电子重力，电子电荷量为-e。(1)在该区域 AB 边的中点处由静止释放电子，求电子离开 ABCD 区域的位置。(2)在电场区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从 ABCD 区域左下角 D 处离开，求所有释放点的位置。6 质量为 m=0.2kg、带电量为 q=+2C 的小球从距地面高度为 h=10m 处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为 L=2m 处，有一根管口比小球直径略大的竖直吸管，管的上口距地面为，为使2h小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域加上一个场强方向水平向左的匀强电场，如图所示， （g 取 10m/s2）求：(1)小球的初速度v0(2)电场强度 E 的大小；(3)小球落地时的动能。