2018年高考物理一轮复习 专题33 带电粒子在电场中的运动综合问题分析(讲)(含解析) 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/6/16 19:01:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

专题33 带电粒子在电场中的运动综合问题分析

1.了解示波管的工作原理.

2.运用动力学方法分析解决带电粒子在交变电场中的运动.

3.会运用功能观点、动力学观点综合分析带电粒子在复合场中的运动.

考点一 带电粒子在电场中运动的实际应用——示波管 1.构造及功能(如图所示)

(1)电子枪:发射并加速电子.

(2)偏转电极YY′:使电子束竖直偏转(加信号电压);偏转电极XX′:使电子束水平偏转(加扫描电压). 2.工作原理

偏转电极XX′和YY′不加电压,电子打到屏幕中心;若只在XX′之间加电压,只在X方向偏转;若只在YY′之间加电压,只在Y方向偏转;若XX′加扫描电压,YY′加信号电压,屏上会出现随信号而变化的图象. ★重点归纳★

1、示波管中电子在荧光屏上落点位置的判断方法

示波管中的电子在YY′和XX′两个偏转电极作用下,同时参与两个类平抛运动,一方面沿YY′方向偏转,另一方面沿XX′方向偏转,找出几个特殊点,即可确定荧光屏上的图形. ★典型案例★如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点,已知加速电压为U1,M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L1,板右端到荧光屏的距离为L2,电子的质量为m,电荷量为e,求:

(1)电子穿过A板时的速度大小; (2)电子从偏转电场射出时的侧移量; (3)P点到O点的距离。

2?2L2?L1?U2L1 2eU1U2L1【答案】(1) v0?(2) y1? (3)

4U1d4U1dm

P至O点的距离为y?y1?y2??2L2?L1?U2L1

4U1d【名师点睛】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 线或曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化 的观点,选用动能定理和功能关系求解。

★针对练习1★如图所示的示波管,当两偏转电极XX′、YY′电压为零时,电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标系的O点,其中x轴与XX′电场的场强方向重合,x轴正方向垂直于纸面向里,y轴与YY′电场的场强方向重合,y轴正方向竖直向上).若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限,则: ( )

A.X、Y极接电源的正极,X′、Y′接电源的负极 B.X、Y′极接电源的正极,X′、Y接电源的负极

C.X′、Y极接电源的正极,X、Y′接电源的负极 D.X′、Y′极接电源的正极,X、Y接电源的负极 【答案】D

【名师点睛】此题考查了示波器的原理;解题的关键是搞清示波器的结构,带电粒子在两个偏转电场中运动时,受两个方向的电场力可以分别考虑;此题难度不大是基础题,考查学生对仪器的认识程度.

★针对练习2★如图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1=18kV加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2=800V,两板间的距离为d=10cm,板长为L1=30cm,板右端到荧光屏的距离为L2=60cm,电子质量为m=9×10

-31

kg,电荷量为e=1.6×10

-19

C.求:

(1)电子穿过A板时的速度大小; (2)电子从偏转电场射出时的侧移量; (3)P点到O点的距离.

【答案】(1)8?10m/s(2)0.01m(3)0.05m

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