高考物理第二轮复习
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6-带电粒子在恒力作用下做曲线运动由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的l/2处沿直线射出似的．方法指导：电场和复合场中的类平抛运动与平抛运动有很多相似之处，特别是研究方法基本上是相同的．然而，更应该注意研究的是它们的不同之处：1.对于带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中的类平抛运动，应注意匀强电场通常有一定的宽度，带电粒子一般都会射出电场；因此，射出电场时相对于射入时的偏转距离和运动方向的偏转角度，是我们研究的重要物理量．2．带电粒子射出电场后的运动，一般都是匀速直线运动；射出电场时带电粒子瞬时速度的大小和方向，决定了带电粒子离开电场后的运动情况．3．对于较为复杂的复合场中带电体在相互垂直的恒力作用下的曲线运动的情况，则通常采用分方向研究的方法，以相互垂直的两恒力方向为运动分解方向去处理．1．带电粒子在匀强电场中偏转【例1】如图所示，长L=0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d=0.02m，两板间接入恒定电压为182V且B板接正极.一电子质量m=9.1×10-31kg，电荷量e=1.6×10-19C，以v0=4×107m/s的速度紧靠A板向上射入电场中，不计电子的重力．问电子能否射出电场？若能，计算在电场中的偏转距离；若不能，在保持电压不变的情况下B板至少平移多少，电子才能射出电场？忽略重力和空气阻力，粒子的运动为类平抛运动，研究的方法和平抛运动类似，但要注意克服思维定式，要具体分析物体的初速度方向和受力方向，不要总认为水平方向匀速，竖直方向匀变速．还要注意类平抛运动和平抛运动的区别：所有平抛运动的加速度都是重力加速度，而带电粒子的类平抛运动的加速度a==.要具体问题具体分析，并且加速度可能会随着两板间距离的变化、电势差的变化而变化．【点评】【同类变式1】(2011·株洲二中模拟)如图所示，一个带正电的粒子以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场，若不计重力，下列四个选项中能正确描述粒子在电场中运动轨迹的是( )【解析】电荷在电场中做类平抛运动，受力方向总是沿电场线方向，轨迹向右弯曲，C正确．2．超重和失重问题的讨论【例2】如图所示，真空室中速度v0=1.6×107m/s的电子束，连续地沿两水平金属板中心线OO′射入，已知极板长l=4cm，板间距离d=1cm，板右端距离荧光屏PQ为L=18cm.电子电荷量e=1.6×10-19C，质量m=0.91×10-30kg.若在电极ab上加u=20sin100pt(V)的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴y上能观测到多长的线段？(设极板间的电场是均匀的、两板外无电场、荧光屏足够大.)【点评】解答本题要注意4个关键点：①电子经过偏转电场的时间极短，可认为此过程板间电压不变．②求出电子恰好打在极板上的电压．③求出电子偏角最大时打在荧光屏上的位置．④由上、下对称求出亮线长度．2．在复合场中受两个恒力作用下的曲线运动【例3】板间距离为0.1m,电势差为1000V的电容器竖直放置，如图所示，现从平行板上的A点以v0=3m/s的速度水平向左射入一质量为0.02g，带电荷量为+10-7C的小球，经一段时间后球到A点正下方的B点，则A、B间的距离为多少？(取g=10m/s2)【切入点】带电小球重力不能忽略，所受合力为恒力，且与v0不在同一直线上，做匀变速曲线运动．【解析】小球从A点射入电场后，其运动轨迹如图所示，小球在水平方向受到向右的电场力，做匀变速运动(类似于竖直上抛运动)，则小球从A到B运动的时间为【点评】(1)本题考查熟练应用运动的分解的方法研究复杂运动的能力以及力学和电学知识的综合应用能力．本题设定的物理情景是带电小球受重力和电场力两个恒力作用，且初速度方向与合外力方向成非90°夹角，故不是类平抛运动，此类曲线运动通常把运动沿相互垂直的两个恒力方向分解．(2)根据物体的受力方向和初速度方向确定运动分解的方向是处理该类问题的关键．【同类变式2】如图所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M，一带电荷量为q，质量为m的质点从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，则下列结论正确的是( )A.板间电场强度大小为mg/qB.板间电场强度大小为2mg/qC.质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等D.质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间【解析】当质点所受电场力方向向上且大于重力时，质点才可能垂直打到屏上．由运动的合成与分解，可知质点在水平方向上一直做匀速直线运动，所以质点在电场中做类平抛运动的时间和在重力场中做斜上抛运动的时间相等．由运动规律可知质点在水平方向上做匀速直线运动，vx=v0；在竖直方向上：在电场中vy=at，如图所示，离开电场后质点做斜上抛运动，vy=gt，由此运动过程的对称性可知a=g，由牛顿第二定律得：qE-mg=ma=mg，解得：E=2mg/q.故B、C正确．【例4】(2011·湖南师大附中高三月考)如图所示，在平面内的第Ⅲ象限中有沿-y方向的匀强电场，场强大小为E，只有第Ⅰ和第Ⅱ象限有匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向里，有一质量为m，电荷量为e的电子，从y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场，P点坐标为(0，)，经电场偏转后，与x轴负半轴成一定角度进入磁场，设磁感应强度B的大小为.求：(1)电子经过x轴负半轴的坐标和此时速度方向与-x轴方向的夹角；(2)电子再次经过y轴负半轴的坐标．【切入点】本题是空间交替型的复合场问题，应依次分别分析．答案：(1)45°；(2)此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
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