带电粒子在电场中偏转..
带电粒子在电场中的偏转
2
tan
eU 2l U 2l 2 mv0 d 2U 1d
2. 两个结论：
3.两种方法：
C
eU L h 2 md v0
2
先找到物理量表达式
h eL 2 U 2mdv0
2
先看常量后看变量
强化练习
qUl tan 2 mv0 d
2、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线垂
直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电 场后偏转角正切为0.5，则下列说法中正确的是 A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离 √ 开电场后的偏转角正切为0.25 B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离 √ 开电场后的偏转角正切为0.25 C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子 离开电场后的偏转角正切为0.25 D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子 √ 离开电场后的偏转角正切为0.25
二、加速和偏转一体 _ + + + + + -q m
U1
vy
+
+
y
φ
v0
U2
析与解
对加速过程由动能定理： qU1 2 mv0 qUl 2 2 U 2l 2 mv0 2qU1 y 2 2mv0 d 4U 1d eU 2l U 2l tan 2 2U 1d mv0 d
第二个结 - - - - - 论 L 1
侧移
U F
v0 v
l
试根据类平抛运动的知识，推导: 偏移量 y和偏转角θ
vy
偏转角
带电粒子的偏转——类平抛运动 1.加速度:
2.飞行时间:
3.侧移距离: 4.偏转角:
带电粒子在电场中的偏转(含答案解析)
带电粒子在电场中的偏转一、基础知识1、带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)运动规律：①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间⎩⎪⎨⎪⎧a.能飞出电容器：t ＝lv 0.b.不能飞出电容器：y ＝12at 2＝qU 2md t 2，t ＝2mdyqU②沿电场力方向，做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度：a ＝F m ＝qE m ＝Uqmd 离开电场时的偏移量：y ＝12at 2＝Uql 22mdv 2离开电场时的偏转角：tan θ＝v yv 0＝Uqlmdv 20特别提醒 带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．2、带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的． 证明：由qU 0＝12mv 20y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2 tan θ＝qU 1lmdv 20得：y ＝U 1l 24U 0d ，tan θ＝U 1l2U 0d(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏转电场边缘的距离为l2.3、带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12mv 2－12mv 20，其中U y ＝Udy ，指初、末位置间的电势差．二、练习题1、如图，一质量为m ，带电量为＋q 的带电粒子，以速度v 0垂直于电场方向进入电场，关于该带电粒子的运动，下列说法正确的是( )A ．粒子在初速度方向做匀加速运动，平行于电场方向做匀加速运动，因而合运动是匀加速直线运动B ．粒子在初速度方向做匀速运动，平行于电场方向做匀加速运动，其合运动的轨迹是一条抛物线C ．分析该运动，可以用运动分解的方法，分别分析两个方向的运动规律，然后再确定合运动情况D ．分析该运动，有时也可用动能定理确定其某时刻速度的大小 答案 BCD2、如图所示，两平行金属板A 、B 长为L ＝8 cm ，两板间距离d ＝8 cm ，A 板比B 板电势高300 V ，一带正电的粒子电荷量为q ＝1.0×10－10 C ，质量为m ＝1.0×10－20 kg ，沿电场中心线RO 垂直电场线飞入电场，初速度v 0＝2.0×106 m/s ，粒子飞出电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域，然后进入固定在O 点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS 右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)．已知两界面MN 、PS 相距为12 cm ，D 是中心线RO 与界面PS 的交点，O 点在中心线上，距离界面PS 为9 cm ，粒子穿过界面PS 做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc 上．(静电力常量k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离多远？到达PS 界面时离D 点多远？ (2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹．(3)确定点电荷Q 的电性并求其电荷量的大小．解析 (1)粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离(侧向位移)： y ＝12at 2a ＝F m ＝qU dmL ＝v 0t则y ＝12at 2＝qU 2md (L v 0)2＝0.03 m ＝3 cm 粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与PS 交于H ，设H 到中心线的距离为Y ，则有12L12L ＋12 cm＝yY，解得Y ＝4y ＝12 cm(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略) (3)粒子到达H 点时，其水平速度v x ＝v 0＝2.0×106 m/s 竖直速度v y ＝at ＝1.5×106 m/s 则v 合＝2.5×106 m/s该粒子在穿过界面PS 后绕点电荷Q 做匀速圆周运动，所以Q 带负电 根据几何关系可知半径r ＝15 cmk qQr 2＝m v 2合r解得Q ≈1.04×10－8 C答案 (1)12 cm (2)见解析 (3)负电 1.04×10－8 C3、如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L 、电场强度为E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L 处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v 0射入电场中，v 0方向的延长线与屏的交点为O .试求：(1)粒子从射入电场到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α； (3)粒子打在屏上的点P 到O 点的距离x . 答案 (1)2L v 0 (2)qEL mv 20 (3)3qEL 22mv 20解析 (1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入电场到打到屏上所用的时间t ＝2L v 0.(2)设粒子刚射出电场时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a ＝Eq m所以v y ＝a L v 0＝qELmv 0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan α＝v y v 0＝qELmv 20.(3)解法一 设粒子在电场中的偏转距离为y ，则 y ＝12a (L v 0)2＝12·qEL 2mv 20 又x ＝y ＋L tan α， 解得：x ＝3qEL 22mv 20解法二 x ＝v y ·Lv 0＋y ＝3qEL 22mv 20.解法三 由xy ＝L ＋L2L 2得：x ＝3y ＝3qEL 22mv 20.4、如图所示，虚线PQ 、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m ＝2.0×10－11 kg 、电荷量为q ＝＋1.0×10－5 C ，从a 点由静止开始经电压为U ＝100 V 的电场加速后，垂直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN 的某点b (图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ 、MN 间距为20 cm ，带电粒子的重力忽略不计．求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v 1； (2)水平匀强电场的场强大小； (3)ab 两点间的电势差．答案 (1)1.0×104 m/s (2)1.732×103 N/C (3)400 V 解析 (1)由动能定理得：qU ＝12mv 21代入数据得v 1＝1.0×104 m/s(2)粒子沿初速度方向做匀速运动：d ＝v 1t 粒子沿电场方向做匀加速运动：v y ＝at 由题意得：tan 30°＝v 1v y由牛顿第二定律得：qE ＝ma 联立以上各式并代入数据得：E ＝3×103 N/C ≈1.732×103 N/C(3)由动能定理得：qU ab ＝12m (v 21＋v 2y )－0联立以上各式并代入数据得：U ab ＝400 V .5、如图所示，一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( )A ．同时到达屏上同一点B ．先后到达屏上同一点C ．同时到达屏上不同点D ．先后到达屏上不同点 答案 B解析 一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会先后打在屏上同一点，选B.6、如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD 面与EFGH 面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD 面带正电，EFGH 面带负电．从小孔P 沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a 、b 、c ，最后分别落在1、2、3三点．则下列说法正确的是( )A ．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B ．三个液滴的运动时间不一定相同C ．三个液滴落到底板时的速率相同D ．液滴c 所带电荷量最多 答案 D解析 三个液滴具有水平速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A 错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，故运动时间必相同，选项B 错误；在相同的运动时间内，液滴c 水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，电荷量也最大，选项D 正确；因为重力做功相同，而电场力对液滴c 做功最多，所以它落到底板时的速率最大，选项C 错误．7、绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中xOy 所在平面与光滑水平面重合，电场方向与x 轴正向平行，电场的半径为R ＝2 m ，圆心O 与坐标系的原点重合，场强E ＝2 N/C.一带电荷量为q ＝－1×10－5 C 、质量m ＝1×10－5 kg 的粒子，由坐标原点O 处以速度v 0＝1 m/s 沿y 轴正方向射入电场(重力不计)，求：(1)粒子在电场中运动的时间； (2)粒子出射点的位置坐标； (3)粒子射出时具有的动能．答案 (1)1 s (2)(－1 m,1 m) (3)2.5×10－5 J解析 (1)粒子沿x 轴负方向做匀加速运动，加速度为a ，则有： Eq ＝ma ，x ＝12at 2沿y 轴正方向做匀速运动，有y ＝v 0t x 2＋y 2＝R 2解得t ＝1 s.(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(－x 1，y 1)，则有x 1＝12at 2＝1 m ，y 1＝v 0t ＝1 m ，即出射点的位置坐标为(－1 m,1 m)．(3)射出时由动能定理得Eqx 1＝E k －12mv 20代入数据解得E k＝2.5×10－5 J.8、如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点．一个带正电的粒子(不计重力)从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出．以下说法正确的是( )A．粒子的运动轨迹一定经过P点B．粒子的运动轨迹一定经过PE之间某点C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED之间某点射出正方形ABCD区域D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点射出正方形ABCD区域答案BD解析粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，其轨迹是抛物线，则过D 点做速度的反向延长线一定与水平位移交于FH的中点，而延长线又经过P点，所以粒子轨迹一定经过PE之间某点，选项A错误，B正确；由平抛运动知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，所以选项C错误，D正确．9、用等效法处理带电体在电场、重力场中的运动如图所示，绝缘光滑轨道AB部分为倾角为30°的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切．整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中．现有一个质量为m的小球，带正电荷量为q＝3mg3E，要使小球能安全通过圆轨道，在O点的初速度应满足什么条件？图9审题与关联解析 小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力，然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道作用力，如图所示，类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg ′，大小为mg ′＝qE 2＋mg 2＝23mg 3，tan θ＝qE mg ＝33，得θ＝30°，等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动．因要使小球能安全通过圆轨道，在圆轨道的等效“最高点”(D 点)满足等效重力刚好提供向心力，即有：mg ′＝mv 2D R，因θ＝30°与斜面的倾角相等，由几何关系可知AD ＝2R ，令小球以最小初速度v 0运动，由动能定理知： －2mg ′R ＝12mv 2D －12mv 20 解得v 0＝ 103gR 3，因此要使小球安全通过圆轨道，初速度应满足v ≥103gR 3.。
高中物理精品课件：带电粒子在电场中的偏转
1.带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做 周期性变化(如方波)的情形. 当粒子垂直于交变电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为匀速直线 运动，沿电场方向的分运动具有周期性. 2.研究带电粒子在交变电场中的运动，关键是根据电场变化的特点，利 用牛顿第二定律正确地判断粒子的运动情况.根据电场的变化情况，分段 求解带电粒子运动的末速度、位移等.
3.注重全面分析(分析受力特点和运动规律)：抓住粒子运动时间上的周期 性和空间上的对称性，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定 与物理过程相关的临界条件. 4.对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场，若粒子穿过板间的时间 极短，带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动.
例6 (多选)如图甲所示，真空中水平放置的两块长度均为2d的平行金属板P、
Q的间距为d，在两板间加上如图乙所示的周期性变化的电压.在两板左侧紧靠
P板处有一个粒子源A，自t＝0时刻开始连续释放初速度大小为v0、方向平行于
金属板的相同带电粒子.t＝0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场.已 知电场变化的周期T＝2vd0 ，粒子的质量为m， 不计粒子重力及粒子间的相互作用，则
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
根据推论，粒子速度方向的反向延长线过其水平位移
的中点，即 tan α＝00..55dl ＝dl ，因此电子射出电场的偏转 角度可求，选项 B 正确； 电子在平行板间运动为类平抛运动，满足 l＝v0t，d2＝12at2，eE＝ma，则 d2＝2Eme (vl0)2， 该式子中，初速度、电场强度都不知道，因此无法求出射出电场的 速度，也无法求出在电场中的运动时间及偏转电压，所以选项A、C、 D均错误.
带电粒子在电场中的偏转(含问题详解)
带电粒子在电场中的偏转一、基础知识1、带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)运动规律：①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间⎩⎨⎧a.能飞出电容器：t ＝l v 0.b.不能飞出电容器：y ＝12at 2＝qU 2mdt 2，t ＝ 2mdy qU②沿电场力方向，做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度：a ＝F m ＝qE m ＝Uqmd离开电场时的偏移量：y ＝12at 2＝Uql 22md v 20离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0＝Uql md v20特别提醒 带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．2、带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的． 证明：由qU 0＝12m v 20y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2tan θ＝qU 1lmd v 20得：y ＝U 1l 24U 0d ，tan θ＝U 1l 2U 0d(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏转电场边缘的距离为l2.3、带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12m v 2－12m v 20，其中U y ＝Ud y ，指初、末位置间的电势差．二、练习题1、如图，一质量为m ，带电量为＋q 的带电粒子，以速度v 0垂直于电场方向进入电场，关于该带电粒子的运动，下列说确的是( )A ．粒子在初速度方向做匀加速运动，平行于电场方向做匀加速运动，因而合运动是匀加速直线运动B ．粒子在初速度方向做匀速运动，平行于电场方向做匀加速运动，其合运动的轨迹是一条抛物线C ．分析该运动，可以用运动分解的方法，分别分析两个方向的运动规律，然后再确定合运动情况D ．分析该运动，有时也可用动能定理确定其某时刻速度的大小 答案 BCD2、如图所示，两平行金属板A 、B 长为L ＝8 cm ，两板间距离d ＝8 cm ，A 板比B 板电势高300 V ，一带正电的粒子电荷量为q ＝1.0×10－10C ，质量为m ＝1.0×10－20kg ，沿电场中心线RO 垂直电场线飞入电场，初速度v 0＝2.0×106 m/s ，粒子飞出电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域，然后进入固定在O 点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS 右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)．已知两界面MN 、PS 相距为12 cm ，D 是中心线RO 与界面PS 的交点，O 点在中心线上，距离界面PS 为9 cm ，粒子穿过界面PS 做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc 上．(静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离多远？到达PS 界面时离D 点多远？ (2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹．(3)确定点电荷Q 的电性并求其电荷量的大小．解析 (1)粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离(侧向位移)： y ＝12at 2 a ＝F m ＝qU dm L ＝v 0t则y ＝12at 2＝qU 2md (L v 0)2＝0.03 m ＝3 cm粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与PS 交于H ，设H 到中心线的距离为Y ，则有12L 12L ＋12 cm ＝yY ，解得Y ＝4y ＝12 cm(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略) (3)粒子到达H 点时，其水平速度v x ＝v 0＝2.0×106 m/s 竖直速度v y ＝at ＝1.5×106 m/s 则v 合＝2.5×106 m/s该粒子在穿过界面PS 后绕点电荷Q 做匀速圆周运动，所以Q 带负电 根据几何关系可知半径r ＝15 cm k qQr 2＝m v 2合r解得Q ≈1.04×10－8 C答案 (1)12 cm (2)见解析 (3)负电 1.04×10－8 C3、如图所示，在两条平行的虚线存在着宽度为L 、电场强度为E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L 处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v 0射入电场中，v 0方向的延长线与屏的交点为O .试求：(1)粒子从射入电场到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α； (3)粒子打在屏上的点P 到O 点的距离x . 答案 (1)2L v 0 (2)qEL m v 20 (3)3qEL 22m v 20解析 (1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入电场到打到屏上所用的时间t ＝2Lv 0.(2)设粒子刚射出电场时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a ＝Eqm所以v y ＝a L v 0＝qELm v 0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan α＝v y v 0＝qELm v 20.(3)解法一 设粒子在电场中的偏转距离为y ，则 y ＝12a (L v 0)2＝12·qEL 2m v 20 又x ＝y ＋L tan α， 解得：x ＝3qEL 22m v 20解法二 x ＝v y ·L v 0＋y ＝3qEL 22m v 20.解法三 由x y ＝L ＋L 2L 2得：x ＝3y ＝3qEL 22m v 20.4、如图所示，虚线PQ 、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m ＝2.0×10－11kg 、电荷量为q ＝＋1.0×10－5 C ，从a 点由静止开始经电压为U ＝100 V 的电场加速后，垂直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN 的某点b (图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ 、MN 间距为20 cm ，带电粒子的重力忽略不计．求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v 1； (2)水平匀强电场的场强大小； (3)ab 两点间的电势差．答案 (1)1.0×104 m/s (2)1.732×103 N/C (3)400 V 解析 (1)由动能定理得：qU ＝12m v 21代入数据得v 1＝1.0×104 m/s(2)粒子沿初速度方向做匀速运动：d ＝v 1t 粒子沿电场方向做匀加速运动：v y ＝at 由题意得：tan 30°＝v 1v y由牛顿第二定律得：qE ＝ma 联立以上各式并代入数据得： E ＝3×103 N/C ≈1.732×103 N/C (3)由动能定理得：qU ab ＝12m (v 21＋v 2y )－0 联立以上各式并代入数据得：U ab ＝400 V .5、如图所示，一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( )A．同时到达屏上同一点B．先后到达屏上同一点C．同时到达屏上不同点D．先后到达屏上不同点答案 B解析一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会先后打在屏上同一点，选B.6、如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD面带正电，EFGH面带负电．从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点．则下列说确的是()A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间不一定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴c所带电荷量最多答案 D解析 三个液滴具有水平速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A 错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，故运动时间必相同，选项B 错误；在相同的运动时间，液滴c 水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，电荷量也最大，选项D 正确；因为重力做功相同，而电场力对液滴c 做功最多，所以它落到底板时的速率最大，选项C 错误．7、绝缘光滑水平面有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中xOy 所在平面与光滑水平面重合，电场方向与x 轴正向平行，电场的半径为R ＝ 2 m ，圆心O 与坐标系的原点重合，场强E ＝2 N/C.一带电荷量为q ＝－1×10－5 C 、质量m ＝1×10－5 kg 的粒子，由坐标原点O 处以速度v 0＝1 m/s 沿y 轴正方向射入电场(重力不计)，求：(1)粒子在电场中运动的时间； (2)粒子出射点的位置坐标； (3)粒子射出时具有的动能．答案 (1)1 s (2)(－1 m,1 m) (3)2.5×10－5 J解析 (1)粒子沿x 轴负方向做匀加速运动，加速度为a ，则有： Eq ＝ma ，x ＝12at 2沿y 轴正方向做匀速运动，有 y ＝v 0tx 2＋y 2＝R 2 解得t ＝1 s.(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(－x 1，y 1)，则有x 1＝12at 2＝1 m ，y 1＝v 0t ＝1 m ，即出射点的位置坐标为(－1 m,1 m)．(3)射出时由动能定理得Eqx 1＝E k －12m v 20代入数据解得E k ＝2.5×10－5 J.8、如图所示，在正方形ABCD 区域有平行于AB 边的匀强电场，E 、F 、G 、H 是各边中点，其连线构成正方形，其中P 点是EH 的中点．一个带正电的粒子(不计重力)从F 点沿FH 方向射入电场后恰好从D 点射出．以下说确的是( )A ．粒子的运动轨迹一定经过P 点B ．粒子的运动轨迹一定经过PE 之间某点C ．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED 之间某点射出正方形ABCD 区域 D ．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E 点射出正方形ABCD 区域 答案 BD解析 粒子从F 点沿FH 方向射入电场后恰好从D 点射出，其轨迹是抛物线，则过D 点做速度的反向延长线一定与水平位移交于FH 的中点，而延长线又经过P 点，所以粒子轨迹一定经过PE 之间某点，选项A 错误，B 正确；由平抛运动知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，所以选项C 错误，D 正确．9、用等效法处理带电体在电场、重力场中的运动如图所示，绝缘光滑轨道AB部分为倾角为30°的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切．整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中．现有一个质量为m的小球，带正电荷量为q＝3mg3E，要使小球能安全通过圆轨道，在O点的初速度应满足什么条件？图9审题与关联解析小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力，然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道作用力，如图所示，类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg′，大小为mg ′＝(qE )2＋(mg )2＝2 3mg 3，tan θ＝qE mg ＝33，得θ＝30°，等 效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动．因要使小球能安全通过圆轨道，在圆轨道的等效“最高点”(D 点)满足等效重力刚好提供向心力，即有：mg ′＝m v 2D R，因θ＝30°与斜面的倾角相等，由几何关系可知AD ＝2R ，令小球以最小初速度v 0运动，由动能定理知：－2mg ′R ＝12m v 2D －12m v 20 解得v 0＝103gR 3，因此要使小球安全通过圆轨道，初速度应满足v ≥ 103gR 3. 答案 v ≥ 103gR 3 10、在空间中水平面MN 的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m 的带电小球由MN 上方的A 点以一定的初速度水平抛出，从B 点进入电场，到达C 点时速度方向恰好水平，A 、B 、C 三点在同一直线上，且AB ＝2BC ，如图所示．由此可见( )A ．电场力为3mgB ．小球带正电C ．小球从A 到B 与从B 到C 的运动时间相等D ．小球从A 到B 与从B 到C 的速度变化量的大小相等答案 AD解析 设AC 与竖直方向的夹角为θ，带电小球从A 到C ，电场力做负功，小球带负电，由动能定理，mg ·AC ·cos θ－qE ·BC ·cos θ＝0，解得电场力为qE ＝3mg ，选项A 正确，B错误．小球水平方向做匀速直线运动，从A到B的运动时间是从B到C的运动时间的2倍，选项C错误；小球在竖直方向先加速后减速，小球从A到B与从B到C竖直方向的速度变化量的大小相等，水平方向速度不变，小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等，选项D正确．。
(完整版)带电粒子在电场中的偏转(含答案)
带电粒子在电场中的偏转一、基础知识1、带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)运动规律：①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间⎩⎨⎧a.能飞出电容器：t ＝l v 0.b.不能飞出电容器：y ＝12at 2＝qU 2mdt 2，t ＝ 2mdy qU②沿电场力方向，做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度：a ＝F m ＝qE m ＝Uqmd离开电场时的偏移量：y ＝12at 2＝Uql 22md v 20离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0＝Uql md v20特别提醒 带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．2、带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的． 证明：由qU 0＝12m v 20y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2tan θ＝qU 1lmd v 20得：y ＝U 1l 24U 0d ，tan θ＝U 1l 2U 0d(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏转电场边缘的距离为l2.3、带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12m v 2－12m v 20，其中U y ＝Ud y ，指初、末位置间的电势差．二、练习题1、如图，一质量为m ，带电量为＋q 的带电粒子，以速度v 0垂直于电场方向进入电场，关于该带电粒子的运动，下列说法正确的是( )A ．粒子在初速度方向做匀加速运动，平行于电场方向做匀加速运动，因而合运动是匀加速直线运动B ．粒子在初速度方向做匀速运动，平行于电场方向做匀加速运动，其合运动的轨迹是一条抛物线C ．分析该运动，可以用运动分解的方法，分别分析两个方向的运动规律，然后再确定合运动情况D ．分析该运动，有时也可用动能定理确定其某时刻速度的大小 答案 BCD2、如图所示，两平行金属板A 、B 长为L ＝8 cm ，两板间距离d ＝8 cm ，A 板比B 板电势高300 V ，一带正电的粒子电荷量为q ＝1.0×10－10C ，质量为m ＝1.0×10－20kg ，沿电场中心线RO 垂直电场线飞入电场，初速度v 0＝2.0×106 m/s ，粒子飞出电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域，然后进入固定在O 点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS 右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)．已知两界面MN 、PS 相距为12 cm ，D 是中心线RO 与界面PS 的交点，O 点在中心线上，距离界面PS 为9 cm ，粒子穿过界面PS 做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc 上．(静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离多远？到达PS 界面时离D 点多远？ (2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹．(3)确定点电荷Q 的电性并求其电荷量的大小．解析 (1)粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离(侧向位移)： y ＝12at 2 a ＝F m ＝qU dm L ＝v 0t则y ＝12at 2＝qU 2md (L v 0)2＝0.03 m ＝3 cm粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与PS 交于H ，设H 到中心线的距离为Y ，则有12L 12L ＋12 cm ＝yY ，解得Y ＝4y ＝12 cm(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略) (3)粒子到达H 点时，其水平速度v x ＝v 0＝2.0×106 m/s 竖直速度v y ＝at ＝1.5×106 m/s 则v 合＝2.5×106 m/s该粒子在穿过界面PS 后绕点电荷Q 做匀速圆周运动，所以Q 带负电 根据几何关系可知半径r ＝15 cm k qQr 2＝m v 2合r解得Q ≈1.04×10－8 C答案 (1)12 cm (2)见解析 (3)负电 1.04×10－8 C3、如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L 、电场强度为E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L 处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v 0射入电场中，v 0方向的延长线与屏的交点为O .试求：(1)粒子从射入电场到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α； (3)粒子打在屏上的点P 到O 点的距离x . 答案 (1)2L v 0 (2)qEL m v 20 (3)3qEL 22m v 20解析 (1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入电场到打到屏上所用的时间t ＝2Lv 0.(2)设粒子刚射出电场时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a ＝Eqm所以v y ＝a L v 0＝qELm v 0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan α＝v y v 0＝qELm v 20.(3)解法一 设粒子在电场中的偏转距离为y ，则 y ＝12a (L v 0)2＝12·qEL 2m v 20 又x ＝y ＋L tan α， 解得：x ＝3qEL 22m v 20解法二 x ＝v y ·L v 0＋y ＝3qEL 22m v 20.解法三 由x y ＝L ＋L 2L 2得：x ＝3y ＝3qEL 22m v 20.4、如图所示，虚线PQ 、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m ＝2.0×10－11kg 、电荷量为q ＝＋1.0×10－5 C ，从a 点由静止开始经电压为U ＝100 V 的电场加速后，垂直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN 的某点b (图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ 、MN 间距为20 cm ，带电粒子的重力忽略不计．求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v 1； (2)水平匀强电场的场强大小； (3)ab 两点间的电势差．答案 (1)1.0×104 m/s (2)1.732×103 N/C (3)400 V 解析 (1)由动能定理得：qU ＝12m v 21代入数据得v 1＝1.0×104 m/s(2)粒子沿初速度方向做匀速运动：d ＝v 1t 粒子沿电场方向做匀加速运动：v y ＝at 由题意得：tan 30°＝v 1v y由牛顿第二定律得：qE ＝ma 联立以上各式并代入数据得： E ＝3×103 N/C ≈1.732×103 N/C (3)由动能定理得：qU ab ＝12m (v 21＋v 2y )－0 联立以上各式并代入数据得：U ab ＝400 V .5、如图所示，一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( )A ．同时到达屏上同一点B ．先后到达屏上同一点C ．同时到达屏上不同点D ．先后到达屏上不同点 答案 B解析一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会先后打在屏上同一点，选B.6、如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD面带正电，EFGH面带负电．从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点．则下列说法正确的是()A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间不一定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴c所带电荷量最多答案 D解析三个液滴具有水平速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，故运动时间必相同，选项B错误；在相同的运动时间内，液滴c水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，电荷量也最大，选项D正确；因为重力做功相同，而电场力对液滴c做功最多，所以它落到底板时的速率最大，选项C 错误．7、绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中xOy所在平面与光滑水平面重合，电场方向与x轴正向平行，电场的半径为R＝ 2 m，圆心O与坐标系的原点重合，场强E＝2 N/C.一带电荷量为q＝－1×10－5 C、质量m＝1×10－5 kg的粒子，由坐标原点O处以速度v0＝1 m/s沿y轴正方向射入电场(重力不计)，求：(1)粒子在电场中运动的时间；(2)粒子出射点的位置坐标；(3)粒子射出时具有的动能．答案(1)1 s(2)(－1 m,1 m)(3)2.5×10－5 J解析 (1)粒子沿x 轴负方向做匀加速运动，加速度为a ，则有： Eq ＝ma ，x ＝12at 2沿y 轴正方向做匀速运动，有 y ＝v 0t x 2＋y 2＝R 2 解得t ＝1 s.(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(－x 1，y 1)，则有x 1＝12at 2＝1 m ，y 1＝v 0t ＝1 m ，即出射点的位置坐标为(－1 m,1 m)．(3)射出时由动能定理得Eqx 1＝E k －12m v 20代入数据解得E k ＝2.5×10－5 J.8、如图所示，在正方形ABCD 区域内有平行于AB 边的匀强电场，E 、F 、G 、H 是各边中点，其连线构成正方形，其中P 点是EH 的中点．一个带正电的粒子(不计重力)从F 点沿FH 方向射入电场后恰好从D 点射出．以下说法正确的是( )A ．粒子的运动轨迹一定经过P 点B ．粒子的运动轨迹一定经过PE 之间某点C ．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED 之间某点射出正方形ABCD 区域 D ．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E 点射出正方形ABCD 区域 答案 BD解析 粒子从F 点沿FH 方向射入电场后恰好从D 点射出，其轨迹是抛物线，则过D 点做速度的反向延长线一定与水平位移交于FH 的中点，而延长线又经过P 点，所以粒子轨迹一定经过PE 之间某点，选项A 错误，B 正确；由平抛运动知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，所以选项C 错误，D 正确．9、用等效法处理带电体在电场、重力场中的运动如图所示，绝缘光滑轨道AB 部分为倾角为30°的斜面，AC 部分为竖直平面上半径为R 的圆轨道，斜面与圆轨道相切．整个装置处于场强为E 、方向水平向右的匀强电场中．现有一个质量为m 的小球，带正电荷量为q ＝3mg3E，要使小球能安全通过圆轨道，在O 点的初速度应满足什么条件？图9审题与关联解析 小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力，然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道作用力，如图所示，类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg ′，大小为 mg ′＝(qE )2＋(mg )2＝2 3mg 3，tan θ＝qE mg ＝33，得θ＝30°，等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动．因要使小球能安全通过圆轨道，在圆轨道的等效“最高点”(D 点)满足等效重力刚好提供向心力，即有：mg ′＝m v 2DR ，因θ＝30°与斜面的倾角相等，由几何关系可知AD ＝2R ，令小球以最小初速度v 0运动，由动能定理知： －2mg ′R ＝12m v 2D －12m v 20 解得v 0＝ 103gR3，因此要使小球安全通过圆轨道，初速度应满足v ≥ 103gR3. 答案 v ≥103gR310、在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定的初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝2BC，如图所示．由此可见()A．电场力为3mgB．小球带正电C．小球从A到B与从B到C的运动时间相等D．小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等答案AD解析设AC与竖直方向的夹角为θ，带电小球从A到C，电场力做负功，小球带负电，由动能定理，mg·AC·cos θ－qE·BC·cos θ＝0，解得电场力为qE＝3mg，选项A正确，B 错误．小球水平方向做匀速直线运动，从A到B的运动时间是从B到C的运动时间的2倍，选项C错误；小球在竖直方向先加速后减速，小球从A到B与从B到C竖直方向的速度变化量的大小相等，水平方向速度不变，小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等，选项D正确．。
带电粒子在电场中的偏转及在电场中的运动综合应用
带电粒子在电场中的偏转及在电场中的运动综合应用知识要点一、带电粒子在电场中的偏转以初速v0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子，受恒定电场力作用，做类似平抛的匀变速运动，如图所示。
有关参量如下：1、运动时间：在初速度v0方向上是匀速运动，射出板间时其位移为l，故l＝v0t，所以。
2、加速度：忽略重力影响，物体所受电场力即合力，所以。
3、偏转位移：带电粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，。
4、出射速度射出板间时速度大小。
5、速度偏角：。
二、带电粒子的加速与偏转问题综合应用如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒子，由静止开始，先经过电压为U1的电场加速后，再垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，两金属板板长为l，间距为d，板间电压为U2。
1、粒子射出两金属板间时偏转的距离y加速过程使粒子获得速度v0，由动能定理。
偏转过程经历的时间，偏转过程加速度，偏转的距离。
2、偏转的角度φ:偏转的角度。
3、说明(1)偏转的距离y和偏转的角度φ都仅由加速电场和偏转电场的情况决定，与带电粒子的电量、质量无关。
(2)要增大偏转的距离y和偏转的角度φ，可采取的措施有：减少加速电压U1或增大偏转电压U2等。
三、用功能关系分析带电粒子在电场中的运动1、电场力及电场力做功的特点(1)电场力与带电粒子所处的运动状况无关，在匀强电场中的电场力是一个恒力，在点电荷电场中的电场力是一个中心力，受力方向一定沿着电场线．(2)电场力做功与带电粒子的具体路径无关，仅由始末位置的电势差决定．当带电粒子同时受到除电场力以外的其他力作用时，电场力的功对应着电势能的变化，合力的功对应着动能的变化．2、注意分清微观粒子和普通带电微粒研究微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化；研究普通的带电微粒(如油滴、尘埃等)在电场中的运动，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化．3、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索带电粒子在电场中的运动，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、动量定理、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以按以下两条线索展开．(1)力和运动的关系——牛顿第二定律根据带电粒粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等.这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．(2)功和能的关系——动能定理根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．4、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧(1)类比与等效电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比．例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等．(2)整体法(全过程法)电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用．电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运功的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算．典型例题[例1] 如图所示，两个电子a和b先后以大小不同的速度，从同一位置沿垂直于电场的方向射入匀强电场中，其运动轨迹如图所示，那么[]A．b电子在电场中运动的时间比a长B．b电子初速度比a大C．b电子离开电场时速度比a大D．两电子离开电场时的速度大小关系不确定[解析]电子在电场中只受电场力作用，做类平抛运动由图可见t b＞t a，v b＜v a又，因eU相同，故v0较大则v t较大，所以CD不对，选A。
一轮复习：带电粒子在电场中的偏转
6．示波器的工作原理 (1)构造：①电子枪；②偏转极板；③荧光屏。(如图所示) (2)工作原理 ①YY′上加的是待显示的信号电压，XX′上是仪器自身产生的锯 齿形电压，叫做扫描电压。
②观察到的现象
a．如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出 的电子沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
6．(多选)如图所示，水平放置的平行金属板A、B连接一恒定 电压，两个质量相等的带电粒子M和N同时分别从极板A的边缘
和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两带电粒子恰好
在板间某点相遇。若不考虑带电粒子的重力和它们之间的相互 作用，则下列说法正确的是A( C ) A．M的电荷量大于N的电荷量 B．两带电粒子在电场中运动的加速度相等 C．从两带电粒子进入电场到两带电粒子相遇，电场力对M做 的功大于电场力对N做的功 D．M进入电场的初速度大小与N进入电场的初速度大小一定相 同
3．两个结论 (1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再 从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的。 证明：由 qU0＝12mv20 y＝12at2＝12·qmUd1·vl02 tanθ＝mqUdv1l20 得：y＝4UU10l2d，tanθ＝2UU10ld。 (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延 长线的交点 O 为粒子水平位移的中点，即 O 到偏转电场边 缘的距离为2l 。
(1)13.5 cm (2)30 cm
Байду номын сангаас
2L qEL 3qEL2 (1) v0 (2)mv20 (3) 2mv20
2．(多选)如图，质子(11H)、氘核(21H)和 α 粒子(42He)都沿
平行板电容器中线 OO′方向垂直于电场线射入板间的匀强
带电粒子在电场中的偏转--2024新高考物理一轮复习题型归纳(解析版)
第八章 静电场带电粒子在电场中的偏转【考点预测】1. 带电粒子在电场中的类平抛2. 带电粒子在电场中的类斜抛3. 带电粒子在电场中的圆周运动4. 带电粒子在电场中的一般曲线运动【方法技巧与总结】带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中偏转的两个分运动(1)沿初速度方向做匀速直线运动，t =l v 0(如图)．(2)沿静电力方向做匀加速直线运动①加速度：a =F m =qE m =qUmd②离开电场时的偏移量：y =12at 2=qUl 22m d v 20③离开电场时的偏转角：tan θ=v y v 0=qUlm d v 201．两个重要结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的．证明：在加速电场中有qU 0=12mv 20在偏转电场偏移量y =12at 2=12·qU 1md ·l v 0 2偏转角θ，tan θ=v y v 0=qU 1lm d v 20得：y =U 1l 24U 0d ，tan θ=U 1l2U 0dy 、θ均与m 、q 无关．(2)粒子经电场偏转后射出，速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏转电场边缘的距离为偏转极板长度的一半．2．功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y =12mv 2-12mv 20，其中U y =U dy ，指初、末位置间的电势差．【题型归纳目录】题型一：带电粒子在电场中的类平抛题型二：带电粒子在周期性电场中的运动题型三：带电粒子在电场中的偏转的实际应用题型四：带电粒子在电场中的非平抛曲线运动【题型一】电荷守恒定律【典型例题】1如图所示，在立方体的塑料盒内，其中AE 边竖直，质量为m 的带正电小球(可看作质点)，第一次小球从A 点以水平初速度v 0沿AB 方向抛出，小球在重力作用下运动恰好落在F 点。
M 点为BC 的中点，小球与塑料盒内壁的碰撞为弹性碰撞，落在底面不反弹。
带电粒子在电场中的偏转
mg=qU1/d
60V 小球向下做匀加速直线运动； 当U2=60V时，小球向下做匀加速直线运动； 60 d h
mg-qU2/d=ma 由 h=at2/2 求出时间 t 。
3、带电粒子的偏转（限于匀强电场） 带电粒子的偏转（限于匀强电场）
（1）运动状态分析： ）运动状态分析：
带电粒子以速度V 垂直于电场线方向进入匀强电场， 带电粒子以速度 0垂直于电场线方向进入匀强电场，受到与 初速度垂直的恒定的电场力作用，而做匀变速曲线运动。 初速度垂直的恒定的电场力作用，而做匀变速曲线运动。 轨迹为抛物线） （轨迹为抛物线） v0
Ｂ
Ｏ
Ａ
Ｖ
E
2、如图：在xoy平面以下区域为匀强电场，场强为 ， 、如图： 平面以下区域为匀强电场， 平面以下区域为匀强电场 场强为E， 方向竖直向上， 以上无电场， 方向竖直向上，在xoy以上无电场，有一质量为 的 以上无电场 有一质量为m的 带电量为+q的小球从离 的小球从离xoy上方高为 处自由下落， 上方高为h处自由下落 带电量为 的小球从离 上方高为 处自由下落， 然后进入电场。 然后进入电场。设qE>m，求： ， 坐标值。 （1）小球下落到最低处的 坐标值。 ）小球下落到最低处的z坐标值 （2）小球完成一次周期性运动所需的时间。 ）小球完成一次周期性运动所需的时间。
基本规律
研究此类问题的思路： 研究此类问题的思路：
牛顿第二定律； （1）力和运动的关系 ）力和运动的关系--------牛顿第二定律； 牛顿第二定律 （2）功和能的关系--------动能定理； ）功和能的关系 动能定理； 动能定理
1、带电粒子的平衡 、
①粒子在电场中静止； 粒子在电场中静止； 粒子在电场中做匀速直线运动； ②粒子在电场中做匀速直线运动； 处理方法： 处理方法：
带电粒子在匀强电场中的偏转
2
二、示波管的原理 利用两组正交的偏转极板， 利用两组正交的偏转极板，可以控制电子打在荧光屏 上的位置。示意图如右： 上的位置。示意图如右： 两组偏转电极分别控制电子在水平、竖直方向的偏转。 两组偏转电极分别控制电子在水平、竖直方向的偏转。 一般在水平偏转电极上 电 偏转电极上 的 。 向右 ，在竖直
L d 2v0
W 2 = Eqy 2 = 0.5 E k ′ W2 = E k 4 E k ′ E k = 4.5 E k
y2
006.江苏南通 届第一次调研测试 江苏南通08届第一次调研测试 江苏南通 届第一次调研测试15 15．如图所示，真空中水平放置的两个相同极板 ．如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y 长为L， 相距d， 和 Y'长为 ， 相距 ， 足够大的竖直屏与两板右侧相 长为 距 b． 在两板间加上可调偏转电压 ， 一束质量为 、 ． 在两板间加上可调偏转电压U， 一束质量为m、 带电量为+q的粒子 不计重力）从两板左侧中点A以 的粒子（ 带电量为 的粒子（不计重力）从两板左侧中点 以 初速度v 沿水平方向射入电场且能穿出． 初速度 0沿水平方向射入电场且能穿出． (1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于 证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于 两板间的中心O点 两板间的中心 点； L Y v0 (2)求两板间所加偏转电压 的范围 求两板间所加偏转电压U的范围 求两板间所加偏转电压 d A (3)求粒子可能到达屏上区域的长度 求粒子可能到达屏上区域的长度
带电粒子在匀强 电 场 中 的 偏 转
一、带电粒子在电场中的偏转： 带电粒子在电场中的偏转： 不计重力，且初速度v 不计重力，且初速度 0⊥E，则带电粒子将在电场中 ， 只受电场力作用做类平抛运动 1、侧向偏移： 、侧向偏移： ① 沿电场方向匀速运动所以有： 沿电场方向匀速运动所以有： L = v 0 t 电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为： 电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为： 1 2 y = at ② U L 2 粒子在垂直于电场方向的加速度： 粒子在垂直于电场方向的加速度： v 0 F qE qU θ y d v0 m,q a= = = ③ m m md θ vy vt ①②③得侧移 得侧移： 由①②③得侧移： 1 Uq L 2 UL2 y= （ ）= ④ 2 dm v 0 4U 0 d
带电粒子的偏转公式
带电粒子的偏转公式在物理学中，带电粒子的偏转公式可是一个相当重要的知识点呢！咱们先来说说带电粒子在电场中的偏转。
想象一下，一个小小的带电粒子，就像一个调皮的小精灵，在电场的作用下左冲右突。
这时候，就轮到我们的偏转公式大显身手啦！带电粒子在电场中的偏转公式为：y = (qUL²) / (2mdv₀²) 。
这里的y 表示带电粒子在电场中的偏转位移，q 是粒子的电荷量，U 是电场的电压，L 是电场的长度，m 是粒子的质量，v₀是粒子进入电场时的初速度。
咱们来举个例子感受一下这个公式的威力。
假设在一个实验室里，有一个带电的小粒子，电荷量为 1.6×10⁻¹⁹库仑，质量是 9.1×10⁻³¹千克，它以 1×10⁶米每秒的初速度水平进入一个长度为 0.1 米，电压为 100 伏的电场。
这时候，我们把这些数值代入公式，就能算出这个小粒子在电场中的偏转位移啦。
还记得我当年在学校学习这个知识点的时候，老师为了让我们更深刻地理解，专门在课堂上做了一个实验。
老师拿出一个类似示波器的装置，在上面调整各种参数，然后让我们观察带电粒子的运动轨迹。
那时候，我们一群同学都瞪大了眼睛，紧紧盯着那个小小的屏幕，心里充满了好奇和期待。
当看到带电粒子按照我们计算的轨迹偏转时，那种兴奋和成就感简直难以言表。
再来说说带电粒子在磁场中的偏转。
带电粒子在磁场中的偏转公式是：r = mv / (qB) 。
这里的 r 表示带电粒子在磁场中的偏转半径，m 还是粒子的质量，v 是粒子的速度，q 是电荷量，B 是磁场的磁感应强度。
比如说，有一个带电粒子，质量为 1×10⁻²⁷千克，电荷量为1.6×10⁻¹⁹库仑，速度是 1×10⁷米每秒，处在一个磁感应强度为 1 特斯拉的磁场中。
我们把这些数值代入公式，就能算出偏转半径啦。
学习带电粒子的偏转公式，就像是掌握了一把解开物理世界神秘大门的钥匙。
带电粒子在电场中的偏转
tan
vy vx
二、 带电粒子在电场中的偏转 1、运动的时间 2、加速度
l t v0
F qU a m md
3、偏转距离
4、分速度
1 2 qU l 2 y at 2 2 2md v0
qU l v y at md v0
5、速度偏转角
qUl tan 2 vx mdv0
vy
课堂小结：
带电粒子在电场中的偏转 粒子在与电场垂直的方 向上做匀速直线运动
类似平抛运动的分析方法
（运动的分解）
粒子在与电场平行的方 向上做匀加速运动
【尝试练习】如图所示，两个相同极板Y与Y'的 长度L=6.0 cm，相距d=2.0 cm，极板间的电压 U=200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入 电场中，射入的速度v0=3.0×107 m/s。把两板 间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿 垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度 θ(m=0.9×10-30 kg，e=1.6×10-19 C)。
带电粒子在电场中的偏转
(不计粒子的重力)
水平方向:匀速直线运动
+ + + + + +
U q m v0 φ d x y
θ
x
vx v
x v0t
1 2 y at 2
vx v0
竖直方向:初速度为零匀 加速直线运动
F
y
- - -l - - -
vy
vy at
运动分析: 电荷作类平抛运动。
y tan x
vy
带电粒子在电Байду номын сангаас中的偏转
+ + + + + +
带电粒子在电场中的偏转运动课件
04
带电粒子在电场中的偏转实验
实验设备介绍
示波器
用于显示带电粒子在电场中的运 动轨迹。
电场发生器
产生电场，使带电粒子偏转。
粒子源
提供带电粒子，如电子或离子。
真空室
保持实验环境真空，减少空气阻 力对粒子运动的影响。
实验操作步骤
抽真空
将真空室内的空气抽出，创造 一个接近真空的环境。
电场调节
调整电场发生器的参数，使粒 子在电场中发生偏转。
带电粒子在电场中的偏转运动 课件
CONTENTS
• 带电粒子在电场中的基本性质 • 带电粒子在电场中的运动分析 • 带电粒子在电场中的偏转规律 • 带电粒子在电场中的偏转实验 • 带电粒子在电场中的偏转应用
01
带电粒子在电场中的基本性质
电荷的性质
电荷守恒
电荷既不会创生也不会消灭，只 能从一个物体转移到另一个物体，
加速运动。
粒子加速器在科学研究、医学、 工业等领域有广泛应用，如核物 理研究、放射性治疗、材料科学
等。
粒子加速器能够提供高能粒子束， 为科学研究提供重要的实验手段。
谢谢您的聆听
THANKS
斜向电场线的偏转
总结词
斜向电场线偏转时，带电粒子在电场中受到的电场力与初速度方向存在一定的夹 角，导致带电粒子在垂直和平行于电场线方向上均产生位移。
详细描述
当带电粒子斜向射入电场线时，由于受到与初速度方向存在一定夹角的电场力作 用，粒子将在垂直和平行于电场线方向上均产生位移。位移的大小与粒子的初速 度大小和方向、电场强度有关。
在电荷周围总有电场存在； 同时描述电场的物理量一 共有六个，其中两个必须 选定参考点才能确定大小。
电场的力的性质通过电场 强度来描述，电场强度的 方向正电荷受到的电场力 的方向相同，与负电荷受 到的电场力的方向相反。
2025高考物理总复习带电粒子在电场中的偏转
考点一 带电粒子在匀强电场中的偏转
思考 不同的带电粒子(带同种电性)在加速电场的同一位置由静止开始 加速后再进入同一偏转电场，带电粒子的轨迹是重合的吗？
考点一 带电粒子在匀强电场中的偏转
答案 由 qU0＝12mv02 y＝12at2＝12·qmUd1·vl02 tan θ＝vv0y＝mqdUv10l2 得 y＝4UU10l2d，tan θ＝2UU10ld， y、θ均与m、q无关。即偏移量和偏转角总是相同的，所以它们的轨迹是 重合的。
思路二
考点二 示波管的工作原理
例3 (2023·江苏省金陵中学阶段检测)示波器可用来观察电信号随时间变化的情 况，其核心部件是示波管。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成 真空，结构如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极 XX′、YY′上都不加电压时，从电子枪发出的电子束沿直线运动，打在荧光屏 中心，在O点产生一个亮斑。若同时在两个偏转电极上分别加ux＝Usin ωt和uy＝ Ucos ωt两个交流电信号，
考点一 带电粒子在匀强电场中的偏转
电子做类平抛运动，在OC方向做初速度为零的匀 加速直线运动，且加速度大小相等。沿电场方向 的位移为x，垂直于电场方向的位移为y，由几何 关系可得 xAC＝32R，yAC＝ 23R，xAB＝R，yAB＝ 3R，由 x＝12at2 得 tAC∶tAB ＝ xAC∶ xAB＝ 3∶ 2，又由 v0＝yt得vvCB＝yyAACB×ttAACB＝2 23＜1，所以电 子经过 C 点的初速度小于经过 B 点的初速度，故 C 正确，D 错误。
2meU，
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< 考点二 >
示波管的工作原理
考点二 示波管的工作原理
在示波管模型中，带电粒子经加速电场U1加速，再经偏转电场U2偏转后， 需要经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上并显示亮点P，如图所示。
带电粒子在电场中的偏转
二、带电粒子在电场中偏转的几个重要推论1.结论：不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的2．作粒子速度的反向延长线，与初速度方向交于O 点，O 点与电场边缘的距离为x ，如图所示，则三、带电粒子在复合场中的运动1．带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．2．(2010年济南模拟)如图9－3－12所示，质子(11H )和α粒子(24He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y 之比为( ) A ．1∶1 B ．1∶2C ．2∶1D ．1∶4 解析：选B.由y ＝12Eq m L 2v 02和E k0＝12m v 02，得：y ＝EL 2q 4E k0可知，y 与q 成正比，B 正确．4．(2010年广东珠海质检)分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球，分别以相同的水平速度由P 点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带负电，下板接地．三小球分别落在图9－3－14中A 、B 、C 三点，则错误的是( ) A ．A 带正电、B 不带电、C 带负电B ．三小球在电场中加速度大小关系是：a A <a B <a C图9－3－12图9－3－14C．三小球在电场中运动时间相等D．三小球到达下板时的动能关系是E k C>E k B>E k A解析：选C.由于A的水平射程x最远，A的运动时间t＝xv0最长，C错误．A的加速度a A＝2ht2最小，而C的加速度a C最大，a A<a B<a C，B正确．可见，A带正电，受力方向与重力方向相反，B不带电，C 带负电，受力方向与重力方向相同，A正确．由动能定理知E k C>E k B>E k A，D正确．3．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上固定放置一光滑、绝缘的挡板ABCD，AB段为直线形挡板，BCD段是半径为R的圆弧形挡板，挡板处于场强为E的匀强电场，电场方向与圆直径MN平行．现有一带电量为q、质量为m的小球静止从挡板上的A点释放，并且小球能沿挡板内侧运动到D点抛出，则()A．小球运动到N点时，挡板对小球的弹力可能为零B．小球运动到N点时，挡板对小球的弹力可能为EqC．小球运动到M点时，挡板对小球的弹力可能为零D．小球运动到C点时，挡板对小球的弹力一定大于mg解析：选C.小球沿光滑轨道内侧运动到D点抛出，说明小球在N、C、M点的速度均不为零，对N点，F N－Eq＝m R vN2，F N必大于Eq，A、B均错误；在C点：F C＝m R vC2，无法比较F C与mg的大小，D错误；在M点，F M＋Eq＝m R vM2，当v M＝时，F M＝0，C正确．5．如图9－3－15所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m带电量为q 的粒子从a 处的小孔沿ab 方向以初速度v 0射入盒内，并恰好从e 处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：(1)该带电粒子从e 孔射出的速度大小．(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．(3)若正方形的边长为l ，试求该电场的场强．解析：(1)设粒子在e 孔的竖直速度为v y .则水平方向：l /2＝v 0t竖直方向：l ＝v y 2·t得：v y ＝4v 0，v e ＝v 02＋v y 2＝17v 0.(2)由动能定理得：W 电＝12m v e 2－12m v 02＝8m v 02.(3)由W 电＝Eq ·l 和W 电＝8m v 02得：E ＝8m v 02ql .答案：(1)17v 0 (2)8m v 02 (3)8m v 02ql1.如图9－3－22所示，有一带电粒子(不计重力)紧贴A 板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U 1时，带电粒子沿轨迹①从两板中间飞出；当偏转电压为U 2时，带电粒子沿轨迹②落到B 板正中间；设带电粒子两次射入电场的水平速度相同，则电压U 1、U 2之比为( )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶4D ．1∶8解析：选D.设板长为L ，板间距离为d ，水平初速度为v 0；带电粒子的质量为m ，电荷量为q ；两次运动的时间分别为t 1和t 2.第一次射入时：L ＝v 0t 1，d 2＝12·qU 1md t 12，联立两式解得：U 1＝md 2v 02qL 2.第二次射入时：L 2＝v 0t 2，d ＝12·qU 2md t 22，联立两式解得：U 2＝8md 2v 02qL 2.所以U1∶U 2＝1∶8，故D 正确．2．如图9－3－23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：选BC10．如图9－3－25所示，真空室中速度v 0＝1.6×107 m/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 ＝4 cm ，板间距离d ＝1 cm ，板右端距离荧光屏PQ 为L ＝18 cm.电子电荷量q ＝1.6×10－19 C ，质量m ＝0.91×10－30 kg.若在电极ab 上加u ＝2202sin100πt 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)解析：因为经过偏转电场的时间为t ＝l v 0＝2.5×10－9 s, 而T ＝2πω＝0.02 s ≫t . 故可以认为进入偏转电场的电子均在当时所加电压形成的匀强电场中运动纵向位移d 2＝12at 2，a ＝Eq m ＝U m q dm ，所以电子能够打在荧光屏上最大竖直偏转电压：U m ＝md 2qt 2＝md 2v 02q l 2＝91 V .当U ＝91 V 时，E ＝U m d ，y ＝12at 2因为v y ＝at ＝qU m dm t ＝4×106 m/s ，tan θ＝v y v 0＝0.25 偏转量y ＝d 2＋L tan θ＝5 cm.y 轴上的观测量为2y ＝10 cm.答案：10 cm11．(2010年徐州模拟)质量为m ，带＋q 电荷量的小球以水平初速度v 0进入竖直向上的匀强电场中，如图9－3－26甲所图9－3－25示．今测得小球进入电场后在竖直方向上的高度y与水平方向的位移s之间的关系如图乙所示．根据题给已知量及图乙给出的信息，求：(1)匀强电场的场强大小；(2)小球从进入匀强电场到上升到h高度的过程中，电场力做了多少功？(3)小球在h高度处的动能多大？解析：(1)对小球研究知受两个力：重力(竖直向下)及电场力(竖直向上)．设经过t秒小球水平位移为l，则由题中乙图知：l＝v0·t①h＝12at2②由①②得a＝2h v02l2，对小球而言：F合＝ma，F合＝qE－mg，E＝mg＋maq＝mgl2＋2mh v02ql2.(2)电场力做功为W＝qEh＝mgh＋2h2m v02l2.(3)根据动能定理，E k＝qEh－mgh＋m v022＝m v02(12＋2h2l2)．。
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3-1 第一章 静电场—3第3节 电容器与电容、带电粒子在电场中的运动【考纲知识梳理】一。
电容器1. 构成： 2. 充放电：3．电容器带的电荷量： 4.电容器的电压：（1）额定电压：（2）击穿电压：二.电容1．定义： 2．定义式： 3．电容的单位： 4．物理意义： 三.平行板电容器1．平行板电容器的电容的决定式：dd k C S S 41εεπ∝∙=2．平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d★电容器两类动态变化的分析 四.带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子的加速：2. 带电粒子在匀强电场中的偏转： ★带电粒子在电场中运动时重力的处理★先加速再偏转规律★示波管⑴构造：电子枪、偏转电极，荧光屏（如图6－4－4）⑵工作原理如果在偏转电极XX ¢和Y Y ¢之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线打在荧光屏中央，在屏上产生一个亮点YY ＇上所加的是待显示的信号电压U ，在屏上产生的竖直偏移y ＇与U 成正比． XX ＇上所加的机内锯齿形电压，叫扫描电压．当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现一个稳定的波形． 五。
静电平衡状态下的导体⑴处于静电平衡下的导体，内部合场强处处为零．⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直． ⑶处于静电平衡下的导体是个等势体，它的表面是个等势面． ⑷静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布于导体的外表面． 导体表面，越尖的位置，电荷密度越大，凹陷部分几乎没有电荷． 六。
尖端放电 七。
静电屏蔽 一、电容器问题1、 (2011·阜阳模拟)如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒.S 闭合时，该微粒恰好能保持静止.在以下两种情况下：①保持S 闭合，②充电后将S 断开.下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是( ) A.①情况下，可以通过上移极板M 实现 B.①情况下，可以通过上移极板N 实现 C.②情况下，可以通过上移极板M 实现 D.②情况下，可以通过上移极板N 实现2、如图6－3－1的电路中，电容器的两极板始终和电源相连，若将两极板间的距离增大，电路中将出现的情况是（）有电流流动，方向从a 顺时针流向b 有电流流动，方向从b 逆时针流向a图6－4－4无电流流动 无法判断3、平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电完毕后，两极板间的电压是U ，充电荷量为Q ，两极板间场强为E ，电容为C ,如果电容器充电完毕后与电源断开.将两板间距离减小，引起变化情况是（）．Q 变大．C 变大 C ．E 不变 ．U 变小4、平行板电容器两板间有匀强电场，其中有一个带电液滴处于静止，如图6－3－2．当发生下列哪些变化时，液滴将向上运动？（）A.将电容器的下极板稍稍下移；B.将电容器的上极板稍稍下移；C.将S 断开，并把电容器的下极板稍稍向左水平移动；D.将S 断开，并把电容器的上极板稍稍下移。
5、如图6－3－3示，电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 通过导线与恒定电源两极相接．若声源S 做简谐运动，则（）．a 振动过程中，a 、b ．板间的电场强度不变 ．a 振动过程中，a 、b 板所带电量不变．a 振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流．a 向右运动时，a 、b 两板所构成的电容器的电容变大，电源给电容充电．6、 (2011·扬州模拟)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有( )A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况C.静电计可以用电压表替代D.静电计可以用电流表替代7、 (2011·会昌模拟)水平放置的平行板电容器与一电池相连.在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态.现将电容器两板间的距离增大，则 ( ) A.电容变大，质点向上运动 B.电容变大，质点向下运动 C.电容变小，质点保持静止 D.电容变小，质点向下运动8、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（） A ．将两极板的间距加大，电容将增大B ．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C ．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D ．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 9、传感器是一种采集信息的重要器件．如图6－3－9为测定压力的电容式传感器，A 为固定电极，B 为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流计和电源串联成闭合电路，已知电流从电流计正接线柱流人时指针向右偏转．则待测压力增大的时( ) A ．电容器的电容将减小B ．灵敏电流计指针在正中央零刻度处图6－3－2 图6－3－3C ．灵敏电流计指针向左偏转D ．灵敏电流计指针向右偏转，之后又回到中央 10、如图6－3－10是测定液面高度h 的传感器.在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，在计算机上就可以知道h 的变化情况，并实现自动控制，下列说法中正确的是（）A ．液面高度h 变大，电容变大B ．液面高度h 变小，电容变大C ．金属芯线和导电液体构成电容器的两个电极D ．金属芯线的两侧构成电容器的两电极11、如图6－3－11，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片，这两片金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C 可用公式C =sde 计算，式中常数ε4r kep ==9×10-12F·m -1，S 表示金属片的正对面积，d 表示两金属片间的距离．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属的正对面积为50mm 2，键未按下时两金属片的距离为0.6mm ，如果电容变化了0．25P F ，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少毫米?12、 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在Ｐ点，如图6－3－12，以Ｅ表示两板间的场强，Ｕ表示电容器两板间的电压，E P 表示正电荷在Ｐ点的电势能．若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示位置，则（）．Ｕ变小，Ｅ不变 B ．Ｅ变大，E P 变大．Ｕ变小，E P 不变 D ．Ｕ不变，E P 不变13、如图6－3－7，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板的带电量，那么静电计指针的偏转角度在下列情景中一定变大的是（） A ．减小两极板间的距离． B ．在两极板间插入电介质C ．增大两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质D ．增大两极板间的距离，同时抽出两极板间插入的电介质14、一个电容器充电后电量是Q ，两板间电压U ，若向电容器再充进△Q =4×10-6C 的电量时，它的板间电压又升高△U =2V ，由此可知该电容器的电容是多少法拉？15、（2011·天津理综·T5）板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为1U ，板间场强为1E .现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为12d ，其他条图6－3－12图6－3－10 图6－3－11图6－3－7件不变，这时两极板间电势差2U ，板间场强为2E ，下列说法正确的是（ ）A.2121,U U E E == B.21212,4U U E E ==C. 2121,2U U E E== D. 21212,2U U E E== 16、（09·海南物理·5）一平行板电容器两极板间距为d 、极板面积为S ，电容为/o S d ε，其中o ε是常量。
对此电容器充电后断开电源。
当增加两板间距时，电容器极板间（ ） A ．电场强度不变，电势差变大 B ．电场强度不变，电势差不变 C ．电场强度减小，电势差不变D ．电场强度较小，电势差减小 17、（09·福建·15）如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。
一带电油滴位于电容器中的P 点且恰好处于平衡状态。
现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（ ） A.带点油滴将沿竖直方向向上运动 B.P 点的电势将降低C.带点油滴的电势能将减少D.若电容器的电容减小，则极板带电量将增大18、在6－3－14中，图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q 将随待测物体的上下运动而变化，若Q 随时间t 的变化关系为Q =bt a+（a 、b 为大于零的常数），其图象如题图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随t 变化的图线可能是（） A ．①和③ B ．①和④C ．②和③D ．②和④ 19、（2010·重庆·1７）某电容式话筒的原理示意图如题18图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属基板。
对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动。
在P 、Q 间距增大过程中， A ．P 、Q 购车的电容器的电容增大 B ．P 上电荷量保持不变 C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高20、(2010·北京·18)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。
设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ,静电计指针偏角为θ。
实验中，极板所带电荷量不变，若A.保持S 不变，增大d ,则θ变大B.保持S 不变，增大d ,则θ变小C.保持d 不变，减小S ,则θ变小D.保持d 不变，减小S ,则θ不变二、静电屏蔽类1、如图6－2－4，接地的金属球A的半径为R，一点电荷的电量Q，到球心距离为r，该金属球上感应电荷的电场在球心O处的场强等于：（）2、如图6－2－5，将一不带电的空腔导体A的顶部与一外壳接地的静电计相连，又将另一个带正电的导体B向A移动，最后B与A 接触，此过程中（）A．B与A靠近时验电器指针不张开，接触时张角变大B．B与A靠近时，验电器指针张开，且张角不断变大C．B与A靠近过程中空腔A内场强不断变大D．B与A靠近过程中感应电荷在空腔A内的场强不断变大3、如图6－3－6，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时，验电器的指针是否带电？4、如图6－3－13，在左边的绝缘支架上插上顶针（其顶端是尖的），在顶针上装上金属风针，如给风针附近的圆形金属板接上正高压极，风针接负高压极，风针尖端放电会使其旋转起来，下列问题中错误的是（）A．风针尖端附近的等势面和电场线分布较密B．风针附近的空气在强电场下发生电离C．空气中的阳离子会向风针的尖端运动，D．交换金属板与风针所带电荷电性，风针的尖端会有正电荷射出5、如图6－3－8，绝缘导体A带正电，导体B不带电，由于静电感应，使导体B的M端带上负电，而N端则带等量的正电荷．⑴用导线连接M、N，导线中有无电流流过？⑵若将M、N分别用导线与大地相连，导线中有无电流流过？方向如何？三、带电粒子加速类1、如图所示，板长L=4 cm的平行板电容器，板间距离d=3 cm，板与水平线夹角α=37°，两板所加电压为U=100 V，有一带负电液滴，带电荷量为q=3×10-10C，以v0=1 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取g=10 m/s2.求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度.图6－3－4图6－3－6图6－3－13图11-5图6－3－82、下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U 的电场之后，哪种粒子的速度最大？（）a 粒子氚核质子钠离子a N3、如图6-4-5，在P 板附近有电荷由静止开始向Q 板运动，则以下解释正确的是：（） A. 到达Q 板的速率与板间距离和加速电压两个因素有关B. 若电荷的电压U 、与电量q 均变为原来的2倍，则到达Q 板的速率变为原来的4倍C. 两板间距离越大,加速的时间越长，加速度越小D. 到达Q 板的速率与板间距离无关 4、 (2010·泰州模拟)如图所示，水平放置的平行板电容器与一直流电源相连，在两板中央有一带电液滴处于静止状态.现通过瞬间平移和缓慢平移两种方法将A 板移到图中虚线位置.下列关于带电液滴运动的说法中正确的是( )A.上述两种方法中，液滴都向B 板做匀加速直线运动B.采用瞬间平移的方法，液滴运动到B 板经历的时间短C.采用缓慢平移的方法，液滴运动到B 板时速度大D.采用缓慢平移的方法，液滴运动到B 板过程中电场力做功多 5、(2011年黑龙江适应性测试)如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大．当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v 、位移x 和加速度a 三个物理量随时间t 的变化规律可能正确的是( )6、(2011年北京西城抽测)如图所示，足够长的两平行金属板正对竖直放置，它们通过导线与电源E 、定值电阻R 、开关S 相连．闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落在某一金属板上．下列说法中正确的是( ) A ．液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B ．电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大C ．电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越短D ．定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长7、如图所示，平行板电容器的电容为C ，带电荷量为Q ，两极板间距离为d ，今在距两极板的中点12d 处放一电荷q ，则( )A ．q 所受电场力的大小为QqCdB ．q 所受电场力的大小为k 4Qqd 2C ．q 点处的电场强度是k 4Qd 2D ．q 点处的电场强度是k 8qd28、如图6－3－15，由A 、B 两平行金属板构成的电容器放置在真空中，电容为C ，原来图6－4－5不带电．电容器的A 板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v 0，如果电子的发射是一个一个单独进行的，即第一个电子到达B 板后再发射第二个电子，并且所有到达板的电子都留在B 板上．随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值，已知电子的质量为m ，电荷量为q ，电子所受的重力忽略不计，两板的距离为l ． ⑴当板上聚集了n 个射来的电子时，两板间电场的场强E 多大？ ⑵最多能有多少个电子到达B 板？ ⑶到达B 板的第一个电子和最后一个电子在两板间运动的时间相差多少？9、在平行金属板间加上如图所示的电压，能使处于板中央原来静止的电子做往复运动的电压是（10、如图6－4－12，水平放置的平行板电容器两极板间距为d ，带负电的微粒质量为m 、带电量为q ，它从上极板的边缘以初速度v 0射入，沿直线从下极板N 的边缘射出，则 （）．微粒的加速度不为零．微粒的电势能增加了mgd．两极板的电势差为qmgd．M 板的电势低于N 板的电势11、如图6－4－15，带电液滴P 在平行金属板a 、b 之间的匀强电场中处于静止状态.现设法使P 保持静止，而使a 、b 两板分别以各自中点O 、O '为轴转过一个相同的θ角，然后释放P ，则P 在电场中的运动情况是（） A ．曲线运动 B ．匀速直线运动C ．水平向右的匀加速直线运动D ．斜向右上方的匀加速直线运动12、静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度．已知飞行器的质量为M ，发射的是2价氧离子，发射功率为P ，加速电压为U ，每个氧离子的质量为m ，单位电荷的电量为e ，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求： ⑴射出的氧离子速度⑵每秒钟射出的氧离子数图6－3－15图6－4－12图6－4－1513、电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的.油滴实验的原理如图6－4－18，，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油谪进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板问的距离为 d.忽略空气对油滴的浮力和阻力.⑴调节两金属板问的电势差u ，当u =Uo 时，使得某个油滴恰好做匀速运动，设油滴的质量为m ，.该油滴所带电荷量q 为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板问的电势差为u =U 时，观察到某个质量为m 带电的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t 运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q.14、如图甲所示，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乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是( )A ．从t ＝0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上B ．从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两极间振动C ．从t ＝T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D ．从t ＝3T /8时刻释放电子，电子必将打到左极板上 15、（2011·安徽高考·T20）如图（a ）所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图（b ）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处。