2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 難點(diǎn)突破7 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析 新人教版.doc
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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 難點(diǎn)突破7 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析 新人教版 帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,受到恒定的與初速度方向成90角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),其軌跡為拋物線,稱為類平拋運(yùn)動(dòng).處理此類問(wèn)題的方法是利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí),把類平拋運(yùn)動(dòng)分解為:①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng);②沿電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).在實(shí)際的應(yīng)用中要抓住兩個(gè)“問(wèn)題”. 1.粒子的偏轉(zhuǎn)角問(wèn)題 (1)已知帶電粒子運(yùn)動(dòng)情況如圖所示,設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m,帶電荷量為q,以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)電壓為U1,若粒子飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為θ,則tanθ=,式中vy=at=, vx=v0 代入得tanθ=① 結(jié)論:初動(dòng)能一定時(shí)tanθ與q成正比,電荷量相同時(shí)tanθ與動(dòng)能成反比. (2)已知加速電壓U0 不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過(guò)同一加速電壓U0加速后,有qU0=mv② 由①②式得:tanθ=③ 結(jié)論:粒子的偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、m無(wú)關(guān),僅取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的. 2.粒子的偏轉(zhuǎn)量問(wèn)題 (1)y=at2=2④ 作粒子速度的反向延長(zhǎng)線,設(shè)交于O點(diǎn),O點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為x,則x===⑤ 結(jié)論:粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),就像是從極板間的處沿直線射出. (2)若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的,則由②和④得:y=⑥ 結(jié)論:粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)距離與粒子的q、m無(wú)關(guān),僅取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的. 【典例】 如圖所示,一個(gè)帶正電的粒子以平行于x軸正方向的初速度v0從y軸上a點(diǎn)射入第一象限內(nèi),為了使這個(gè)粒子能經(jīng)過(guò)x軸上定點(diǎn)b,可在第一象限的某區(qū)域內(nèi)加一方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng).已知所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E,電場(chǎng)區(qū)域沿x方向的寬度為s,Oa=L,Ob=2s,粒子的質(zhì)量為m,帶電量為q,重力不計(jì),試討論電場(chǎng)的左邊界與b的可能距離. 【解析】 設(shè)電場(chǎng)左邊界到b點(diǎn)的距離為Δx,已知電場(chǎng)寬度為s,Ob=2s,分以下兩種情況討論 (1)若粒子在離開電場(chǎng)前已到達(dá)b點(diǎn),如圖甲所示,即 Δx≤s,則Δx=v0t y=L=t2 聯(lián)立解得Δx=. (2)若粒子離開電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)b點(diǎn),如圖乙所示,即s<Δx≤2s,則s=v0t y=t2 由幾何關(guān)系知tanθ== 聯(lián)立解得Δx=+. 【答案】 見解析 (xx天津卷)(多選)如圖所示,氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無(wú)初速地飄入電場(chǎng)線水平向右的加速電場(chǎng)E1,之后進(jìn)入電場(chǎng)線豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上.整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力及其相互作用,那么( ) A.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E2對(duì)三種粒子做功一樣多 B.三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大 C.三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同 D.三種粒子一定打到屏上的同一位置 解析:設(shè)加速電場(chǎng)兩板間距離為d,則qE1d=mv,粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),設(shè)側(cè)移量為y,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板的長(zhǎng)度為L(zhǎng),則 y=()2=,在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)粒子做的功W=qE2y=,由于三種粒子的電荷量相等,因此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)三種粒子做的功相等,A項(xiàng)正確;三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v滿足qE1d+qE2y=mv2,由于質(zhì)量不同,因此速度v大小不同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上的時(shí)間t=+x,x為加速電場(chǎng)右極板到屏的距離,由于質(zhì)量不同,因此運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于粒子從同一位置射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),射出電場(chǎng)時(shí)的速度的反向延長(zhǎng)線均交于偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中線的中點(diǎn),因此粒子會(huì)打在屏上同一位置,D項(xiàng)正確. 答案:AD 在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,質(zhì)量為m的帶正電質(zhì)點(diǎn)所受重力mg是電場(chǎng)力的倍.現(xiàn)將其以初速度v0豎直向上拋出,則從拋出到速度最小時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間為( ) A.t= B.t= C.t= D.t= 解析:用等效法求解:將所受重力和電場(chǎng)力等效為“新的重力”.質(zhì)點(diǎn)在場(chǎng)中做類斜拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)“物理最高點(diǎn)”時(shí),速度最小,沿“物理水平方向”(與“物理豎直方向”垂直).該過(guò)程中速度矢量變化如圖所示. tanα==,α=30 等效重力加速度g′== Δv=v0cos30=g′t 聯(lián)立解得t=. 答案:D- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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