人教版高中物理精讲精练-必修3第09讲：带电粒子在电场中的运动(原卷版）.docx
第09讲：带电粒子在电场中的运动
【考点梳理】
考点一：带电粒子的加速
1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计．
2．带电粒子加速问题的处理方法：
①利用动能定理分析．
初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝eq\f(1,2)mv2，则v＝eq\r(\f(2qU,m)).
②在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析．
考点二：带电粒子在匀强电场中的偏转
质量为m、带电量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，板间距离为d，板间电压为U.
1．运动性质
(1)沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动．
(2)垂直v0的方向上：初速度为零，加速度为a＝eq\f(qU,md)的匀加速直线运动．
2．运动规律
(1)偏移距离：因为t＝eq\f(l,v0)，a＝eq\f(qU,md)，所以偏移距离y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(ql2U,2mv\o\al(2,0)d).
(2)偏转角度：因为vy＝at＝eq\f(qUl,mv0d)，所以tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(2,0)).
考点三：示波管的原理
1．构造
示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成．
甲示波管的结构乙荧光屏
2．原理
(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．
(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个信号电压，在X偏转极板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象．
技巧考点归纳：带电粒子在匀强电场中偏转
1．基本关系：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vx＝v0x＝v0t?初速度方向?,vy＝aty＝\f(1,2)at2?电场线方向?))
2．导出关系：粒子离开电场时的侧向位移为：y＝eq\f(ql2U,2mv\o\al(2,0)d)
粒子离开电场时的偏转角的正切tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qlU,mv\o\al(2,0)d)
粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切tanα＝eq\f(y,l)＝eq\f(qUl,2mv\o\al(2,0)d).
3．几点说明：①mveq\o\al(2,0)为粒子进入电场初动能的2倍．
②eq\f(q,m)叫粒子的比荷．
③由tanθ＝2tanα可知，粒子从偏转电场中射出时，其速度方向反向延长线与初速度方向延长线交于一点，此点平分沿初速度方向的位移．
【题型归纳】
题型一：带电粒子在匀强电场中的直线运动
1．（2022秋·安徽滁州·高二安徽省定远县第三中学校）如图所示，平行金属板A、B在真空中水平正对放置，两极板的间距为d，分别带等量异号电荷。质量为、电量为的带负电的油滴以速度从A极板的左边缘射入电场，沿直线从B极板的右边缘射出，重力加速度为。则下列说法错误的是（????）
A．油滴做匀速直线运动 B．油滴的电势能增加了
C．两极板的电势差 D．两板间的场强大小
2．（2022秋·辽宁沈阳·高二校联考期中）如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板时的速度为v，现保持两板间的电压不变，则当减小两板间的距离时，下列判断正确的是（）
A．电子的速度v增大 B．两板上所带的电荷量减少
C．电子的速度v不变 D．电子在两板间运动的时间变长
3．（2022秋·北京朝阳·高二北京工业大学附属中学校考期中）如图所示，水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场，板间距离为d，一个带电的液滴带电量大小为q，质量为m，从下板边缘射入电场，沿直线从上板边缘射出，则（）
①液滴做的是匀速直线运动②液滴做的是匀变速运动③两板的电势差为④液滴的电势能减少了mgd
A．①③ B．②③ C．①③④ D．②③④
题型二：带电粒子在非匀强电场中的运动
4．（2023·全国·高二专题练习）冷冻电子显微镜能捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程。如图为某种电子显微镜内电场线的分布图，一电子仅在电场力作用下沿直线从a点运动到c点，b为线段ac上的一点。下列说法正确的是（）
A．场强大小关系为：
B．电势高低关系为：
C．电子从a点运动到c点的过程中，其电势能逐渐变大
D．电子从a点运动到c点的过程中，其动能先变大后变小
5．（2023秋·重庆九龙坡·高二重庆市杨家坪