带电粒子在匀强电场中的偏转运动

考点5.2 带电粒子在匀强电场中的偏转运动

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 2md

t 2

，t ＝ 2mdy

②沿电场力方向，做匀加速直线运动

?????

加速度：a ＝F m ＝qE m ＝qU

离开电场时的偏移量：y ＝12at 2

＝qUl 22mdv

.离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0

＝qUl mdv

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 2

y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2 tan θ＝qU 1l mdv 2

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l

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 2

0，其中U y

＝U d y ，指初、末位置间的电势差.

1. 喷墨打印机的简化模型如图4所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速

度v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中( C ) A. 向负极板偏转 B. 电势能逐渐增大 C. 运动轨迹是抛物线 D. 运动轨迹与所带电荷量无关

2. 如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射

入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子的入射速度变为原来的2倍，而电子仍从原来位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板间的距离应变为原来的( C ) A.2倍 B.4倍 C.12 D.1

3. 如图所示，分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球，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，三小球分别落在图中A 、B 、C 三点，其中小球B 不带电，则( D ) A. A 带负电、C 带正电

B. 三小球在电场中加速度大小关系是：a A >a B >a C

C. 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

4. 一束带有等量电荷的不同离子从同一点垂直电场线进入同一匀强偏转电场，飞离电场后

打在荧光屏上的同一点，则( C ) A. 离子进入电场的v 0相同 B. 离子进入电场的mv 0相同 C. 离子进入电场的初动能相同 D. 离子在电场中的运动时间相同

5. 如图所示，氕、氘、氚的原子核自初速度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏

转，最后打在荧光屏上，那么( D )

A.经过加速电场的过程中，电场力对氚核做的功最多

B.经过偏转电场的过程中，电场力对氚核做的功最多

C.三种原子核打在屏上的速度一样大

D.三种原子核都打在屏的同一位置上

6.(多选)真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过

相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，重力不计)．下列说法中正确的是(CD)

A.三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1

B.三种粒子出偏转电场时的速度相同

C.在荧光屏上将只出现1个亮点

D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶1∶2

7.(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示．如

果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的(AC)

A.极板X应带正电

B.极板X′应带正电

C.极板Y应带正电

D.极板Y′应带正电

8.示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示

出被检测的电压随时间变化的情况．电子经电压u1

加速后进入偏转电场．下列关于所加竖直偏转电压

u2、水平偏转电压u3与荧光屏上所得的图形的说法中

不正确的是（）

A.如果只在u2上加上甲图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(a)

B.如果只在u3上加上乙图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(b)

C.如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(c)

D.如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(d)

9.如图所示，质子、氘核和α粒子都沿平行板电容器两板中线OO′

方向垂直于电场线射入板间的匀强电场，且都能射出电场，射出

后都打在同一个荧光屏上，使荧光屏上出现亮点．若微粒打到荧

光屏的先后不能分辨，则下列说法中正确的是(B)

A.若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将只出现3个亮点

B.若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将出现2个亮点

C.若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现1个亮点

D.若它们是由同一个电场从静止加速后射入偏转电场的，在荧光屏上将只出现1个亮点

10.如图所示，带电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，

恰好沿下板的边缘飞出．已知板长为L，板间距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t，不计粒子的重

力，则(BD)

A.在前t

2时间内，电场力对粒子做的功为

B. 在后t 2时间内，电场力对粒子做的功为3

C. 在粒子下落前d 4和后d

4的过程中，电场力做功之比为1∶2

D. 在粒子下落前d 4和后d

的过程中，电场力做功之比为1∶1

11. 如图所示，平行金属板A 、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷.一带电微粒水平射入

板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么( C ) A. 若微粒带正电荷，则A 板一定带正电荷 B. 微粒从M 点运动到N 点电势能一定增加 C. 微粒从M 点运动到N 点动能一定增加 D. 微粒从M 点运动到N 点机械能一定增加

12. (多选)长为l 、间距为d 的平行金属板M 、N 带等量异种电荷，A 、B 两带电粒子分别以

不同速度v 1、v 2从金属板左侧同时射入板间，粒子A 从上板边缘射入，速度v 1平行金属板，粒子B 从下板边缘射入，速度v 2与下板成一定夹角θ(θ≠0)，如图8所示．粒子A 刚好从金属板右侧下板边缘射出，粒子B 刚好从上板边缘射出且速度方向平行金属板，两粒子在板间某点相遇但不相碰．不计粒子重力和空气阻力，则下列判断正确的是( BC ) A. 两粒子带电荷量一定相同 B. 两粒子一定有相同的比荷 C. 粒子B 射出金属板的速度等于v 1 D. 相遇时两粒子的位移大小相等

13. (多选)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，已知重力加速度为g ，忽略电场的边缘效应和带电粒子对极板电荷分布的影响，则下列结论正确的是( BC ) A. 板间电场强度大小为mg

B. 板间电场强度大小为2mg

C. 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

14. 如图所示，场强大小为E 、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd ，水平边ab 长

为s ，竖直边ad 长为h .质量均为m 、带电荷量分别为＋q 和－q 的两粒子，由a 、c 两点先后沿ab 和cd 方向以速率v 0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)．不计重力．若两粒子轨迹恰好相切，则v 0等于( B ) A.s 2

2qE mh

B.s 2

qE mh C.s 4

2qE mh D.s

15. 在xOy 平面内，有沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小为E (图中未画出)，由A 点斜射出

一质量为m ，带电量为＋q 的粒子，B 和C 是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l 0为常数。粒子所受重力忽略不计。求： (1) 粒子从A 到C 过程中电场力对它做的功； (2) 粒子从A 到C 过程所经历的时间； (3) 粒子经过C 点时的速率。

【答案】(1)3qEl 0 (2)3

2ml 0

(3)17qEl 0

16. 如图所示，水平放置的平行板电容器，两板间距为d ＝8 cm ，板长为l ＝25 cm ，接在直流

电源上，有一带电液滴以v 0＝0.5 m/s 的初速度从板间的正中央水平射入，恰好做匀速直线运动，当它运动到P 处时迅速将下板向上提起4

3cm ，液滴刚好从金属板末端飞出，求：

(g 取10 m/s 2)

(1) 将下板向上提起后，液滴的加速度大小；

(2)液滴从射入电场开始计时，匀速运动到P点所用的时间．

【答案】(1)2 m/s2(2)0.3 s

17.如图所示，有一质子(电荷量为q，质量为m )由静止经电压U1加速后，进入两块间距为

d，电压为U2的平行金属板间.若质子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能从下板右边缘穿出电场，求：

(1)质子刚进入偏转电场U2时的速度；

(2)在偏转电场U2中运动的时间和金属板的长度L；

(3)质子穿出电场时的动能.

【答案】(1) 2qU1

m(2)

qU2d

2U1

U2d(3)e(U1＋

18.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v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.

试求：

(1)粒子从射入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 2

2mv 20

19. 两平行金属板A 、B 水平放置，一个质量为m ＝5×10－

6 kg 的带电粒子，以v 0＝2 m/s 的水

平速度从两板正中位置射入电场，如图所示，A 、B 两板间距离为d ＝4 cm ，板长L ＝10 cm.(g ＝10 m/s 2)

(1) 当A 、B 间的电压为U AB ＝1 000 V 时，粒子恰好不偏转，沿图

中虚线射出电场，求该粒子的电荷量和电性．

(2) 令B 板接地，欲使该粒子射出偏转电场，求A 板所加电势的范

围．

【答案】 (1)2×10－

9 C 粒子带负电(2)－600 V≤φA ≤2 600 V

20. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长L =

0.1m ，两板间距离d = 0.4 cm ，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为m = 2×10-6kg ，电量q = 1×10-8 C ，电容器电容为C =10-6 F ．求

(1) 为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的

B 点之内，则微粒入射速度v 0应为多少？ (2) 以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下

极板上？

【答案】(1) 2.5 m/s≤v 0≤5 m/s (2)600个

21.如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间

距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电量q＝＋1×10－8C.(g＝10m/s2)求：

(1)微粒入射速度v0为多少？

(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极

相连？所加的电压U应取什么范围？

【答案】(1)10m/s(2)与负极相连120V

22.如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使

用绝缘材料，上、下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连，质量为m、电荷量为－q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集，通过调整两板间距d 可以改变收集效率η，当d＝d0时，η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集)．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．

(1)求收集效率为100%时，两板间距的最大值d m；

(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系；

(3)若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量ΔM/Δt与两

板间距d的函数关系，并绘出图线．

【答案】 (1)0.9d 0，(2)η＝0.81(d 0

d )2，(3)

23. 质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域．汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图所示，

M 、N 为两块水平放置的平行金属极板，板长为L ，板右端到屏的距离为D ，且D 远大于L ，O ′O 为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O ′O 的距离．以屏中心O 为原点建立xOy 直角坐标系，其中x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向． (1) 设一个质量为m 0、电荷量为q 0的正离子以速度v 0沿O ′O 的方向从O ′点射入，板间

不加电场和磁场时，离子打在屏上O 点．若在两极板间加一沿＋y 方向场强为E 的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O 点的距离y 0；

(2) 假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数．上述

装置中，保留原电场，再在板间加沿－y 方向的匀强磁场．现有电荷量相同的两种正

离子组成的离子流，仍从O′点沿O′O方向射入，屏上出现两条亮线．在两线上取y 坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24 mm和3.00 mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的．尽管入射离子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时O′O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度．

【答案】(1)y0＝q0ELD

m0v20(2)未知离子的质量数为14

一、带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动基本问题

一、带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动基本问题找圆心、画轨迹是解题的基础。带电粒子垂直于磁场进入一匀强磁场后在洛伦兹力作用下必作匀速圆周运动，抓住运动中的任两点处的速度，分别作出各速度的垂线，则二垂线的交点必为圆心；或者用垂径定理及一处速度的垂线也可找出圆心；再利用数学知识求出圆周运动的半径及粒子经过的圆心角从而解答物理问题。二、带电粒子在磁场中轨道半径变化问题导致轨道半径变化的原因有：①带电粒子速度变化导致半径变化。如带电粒子穿过极板速度变化；带电粒子使空气电离导致速度变化；回旋加速器加速带电粒子等。②磁场变化导致半径变化。如通电导线周围磁场，不同区域的匀强磁场不同；磁场随时间变化。③电量变化导致半径变化。如吸收电荷等。总之，由看m、v、q、B中某个量或某两个量的乘积或比值的变化就会导致带电粒子的轨道半径变化。（06年全国2）如图所示，在x＜0与x＞0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，且B1＞B2。一个带负电的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？解析：粒子在整个过程中的速度大小恒为v，交替地在xy平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动，轨迹都是半个圆周。设粒子的质量和电荷量的大小分别为m和q，圆周运动的半径分别为和r2，有 r ＝①r2＝② 1 分析粒子运动的轨迹。如图所示，在xy平面内，粒子先沿半径为r1的半圆C1运动至y轴上离O点距离为2 r1的A点，接着沿半径为2 r2的半圆D1运动至y轴的O1点，O1O距离 d＝2（r2－r1）③ 此后，粒子每经历一次“回旋”（即从y轴出发沿半径r1 的半圆和半径为r2的半圆回到原点下方y轴），粒子y坐标就减小d。设粒子经过n次回旋后与y轴交于O n点。若OO n即nd满足nd＝2r1④ 则粒子再经过半圆C n+1就能够经过原点，式中n＝1，2，3，……

等效法在复合场中圆周运动应用

探讨等效法在匀强电场中竖直面圆周运动的应用王强物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动，但是对处在匀强电场中的宏观物体而言，它的周围不仅有重力场，还有匀强电场，同时研究这两种场对物体运动的影响，问题就会变得复杂一些。此时，若能将重力场与电场合二为一，用一个全新的“复合场”（可形象称之为“等效重力场”）来代替，不仅能起到“柳暗花明”的效果，同时也是一种思想的体现。那么，如何实现这一思想方法呢？首先我们明确一下等效法，等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。它是物理学研究的一种重要方法。在中学物理中，合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等，都是根据等效概念引入的。常见的等效法有“分解”、“合成”、等效类比、等效替换、等效变换,等效简化等，从而化繁为简、化难为易。匀强电场有许多性质与重力场非常相似，所以在有些电场问题解题的过程中，可以将电场与重力场加以比较，将匀强电场等效类比为重力场中熟悉的模型问题。今天我们将用此方法研究带电物体在匀强电场中的运动。一、寻找竖直面内圆周运动“等效最低点”方法 1、在只有重力场的情况最低点是速度最大位置即动能最大，重力做正功最多，重力势能最小动能最大。当既有重力场和匀强电场时，合场也是恒定不变的，与重力场类似。所以可以把重力和电场力合成，求出合把这个合力等效成重力，我们把该合力称之为等效重力，此时相当于只有等效重力作用，那么运动过程中沿着等效重力的方向，合力做正功最多，则势能最少的地点则为等效最低点。 2、受力平衡，最低点可以静止在重力场中当物体处于静止和平衡时一点在最低点，且此时重力作用线与绳子拉力在一条线且沿半径背向圆心，如图1所示。当物体静止时，图示位置即为最低点。带电粒子在复合场中做圆周运动的过程中与只有重力场类似，由于电场重力场恒，所以合力是恒定的，因此当物体静止时一定是平衡，此时等效重力的方向也应该和绳子的拉力在一条直线上，且也沿半径背向圆心。把我以上特点在匀强电场中寻找等效最低点方便快捷，从而使复杂问题简单化。例 1 、如图2 在水平向左的匀强电场中，有一质量为m 带正电的小球，用长为L 的绝缘细线悬挂于O 点，当小球所受到的电场力与重力大小相等，现给小球一个垂直于细线的初速度，使小球恰能在竖直面内做圆周运动．试问：小球在做圆周运动的过程中，哪一位置速度最大．解析由于已经知道了重力与电场力大小相等，又已知小球带正电，根据小球在复合场中的特点，则可以根据平行四边形定则 ( 如图3) 得出等效重力的方向，与竖直方向成 4 5度角．由此很容易就知道速度最大的位置在绳子与竖直方向成 4 5度角的位置． ( 如图4 ) 二、寻找竖直面内圆周运动“物理最高点”方法 e mg 图1 图 2 图 3 图 4

高中物理带电粒子在电场中的运动典型例题解析

带电粒子在电场中的运动专题练习 1．一个带正电的微粒，从A 点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB 运动，如图，AB 与电场线夹角θ=30°，已知带电微粒的质量m =1.0×10－7kg ，电量q =1.0×10－10C ，A 、B 相距L =20cm ．（取g =10m/s 2 ，结果保留二位有效数字）求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由．（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从A 点运动到B 点，微粒射入电场时的最小速度是多少？ 2．一个带电荷量为－q 的油滴，从O 点以速度v 射入匀强电场中，v 的方向与电场方向成θ角，已知油滴的质量为m ，测得油滴达到运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v ，求： (1) 最高点的位置可能在O 点的哪一方？ (2) 电场强度 E 为多少？ (3) 最高点处(设为N )与O 点的电势差U NO 为多少？ 3. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长L = 0.1m ，两板间距离 d = 0.4 cm ，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为 m = 2×10-6kg ，电量q = 1×10-8 C ，电容器电容为C =10-6 F ．求 (1) 为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的B 点之内，则微粒入射速度v 0应为多少？ (2) 以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？ 4.如图所示，在竖直平面内建立xOy 直角坐标系，Oy 表示竖直向上的方向。已知该平面内存在沿x 轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10－4 C 的小球从坐标原点O 沿y 轴正方向以0.4kg.m/s 的初动量竖直向上抛出，它到达的最高点位置为图中的Q 点，不计空气阻力，g 取10m/s 2 . （1）指出小球带何种电荷；（2）求匀强电场的电场强度大小；（3）求小球从O 点抛出到落回x 轴的过程中电势能的改变量. 5、如图所示，一对竖直放置的平行金属板A 、B 构成电容器，电容为C 。电容器的A 板接地，且中间有一个小孔S ，一个被加热的灯丝K 与S 位于同一水平线，从丝上可以不断地发射出电子，电子经过电压U 0加速后通过小孔S 沿水平方向射入A 、B 两极板间。设电子的质量为m ，电荷量为e ，电子从灯丝发射时的初速度不计。如果到达B 板的电子都被B 板吸收，且单位时间内射入电容器的电子数为n 个，随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，最终使电子无法到达B 板，求：（1）当B 板吸收了N 个电子时，AB 两板间的电势差（2）A 、B 两板间可以达到的最大电势差(U O ) （3）从电子射入小孔S 开始到A 、B 两板间的电势差达到最大值所经历的时间。 6．如图所示是示波器的示意图，竖直偏转电极的极板长L 1=4cm ，板间距离d=1cm 。板右端距离荧光屏 L 2=18cm ，（水平偏转电极上不加电压，没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是 v=1.6×107 m/s ，电子电量e=1.6×10-19C ，质量m=0.91×10-30kg 。 (1)要使电子束不打在偏转电极上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U 不能超过多大？ (2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压，在荧光屏竖直坐标轴上能观察到多长的线段？ 7．两块水平平行放置的导体板如图所示，大量电子（质量m 、电量e ）由静止开始，经电压为U 0的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3t 0；当在两板间加如图所示的周期为2t 0，幅值恒为U 0的周期性电压时，恰好．．能使所有电子均从两板间通过。问： ?这些电子通过两板之间后，侧向位移的最大值和最小值分别是多少？ ?侧向位移分别为最大值和最小值的情况下，电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少？ 1．（1）微粒只在重力和电场力作用下沿AB 方向运动，在垂直于AB 方向上的重力和电场力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示，微粒所受合力的方向由B 指向A ，与初速度v A 方向相反，微粒做匀减速运动．（2）在垂直于AB 方向上，有qE sin θ－mg cos θ=0 所以电场强度E =1.7×104 N/C V U v 图3-1-6

带电粒子在圆形边界匀强磁场中的圆周运动例析

带电粒子在圆形边界匀强磁场中的圆周运动例析（浙江永康二中吕未寒 321300）带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，洛伦兹力充当向心力，粒子将做匀速圆周运动。解决带电粒子在圆形匀强磁场中的偏转解题基本思路：（四项基本原则） ●画轨迹——根据初速度和受力方向画 ●定圆心——根据两条直径相交在圆心定 ●找关系——找力学关系、线度关系、角度关系 ●求变量——求半径或长度、周期或时间、其它物理量解题时画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏转角度θ可由R r =2 tan θ求出，经历时间由qB m t θ=得出。注意：带电粒子运动具有对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的三个基本公式： ①洛伦兹力提供向心力 r m v qvB 2 = ②轨迹半径 ,qB m v r = ③周期 qB m T π2= （T 与r ，v 无关）一、临界值问题例题1.如图所示，两个同心圆,半径分别为r 和2r ,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B 。圆心O 放射源,放出粒子的质量为m ,带电量为q ,假设粒子速度方向都和纸面平行。（1）图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA 与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场第一次通过A 则初速度的大小是多少？（2）要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少? 解：（1）如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R 1，则由几何关系得 331r R = （2分）由1 2 11R v m B qv =（2分）

得m Bqr v 331= （2分）（2）设粒子在磁场中的轨道半径为R 2，则由几何关系 22 222)2(r R R r +=- (1分) 得r R 4 3 2= （1分）由 2 22 2R v m B qv = (2分) 得m Bqr v 432= (1分) 例题2.甲图为质谱仪的原理图．带正电粒子从静止开始经过电势差为U 的电场加速后，从G 点垂直于MN 进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN 为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B ，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H 点．测得G 、H 间的距离为 d ，粒子的重力可忽略不计．（1）设粒子的电荷量为q ，质量为m ，试证明该粒子的比荷为：22 8q U m B d =；（2）若偏转磁场的区域为圆形，且与MN 相切于G 点，如图乙所示，其它条件不变。要保证上述粒子从G 点垂直于MN 进入偏转磁场后不能．．打到MN 边界上（MN 足够长），求磁场区域的半径应满足的条件。解：（1）粒子经过电场加速，进入偏转磁场时速度为v 有 221mv qU = ① （1分）进入磁场后做圆周运动，轨道半径为r r v m qvB 2 = ② （2分）打到H 点有 2d r = ③ （1分）由①②③得 228d B U m q = （2）要保证所有粒子都不能打到MN 边界上，粒子在磁场中运动偏角小于90°，临界状态为90°，如图所示，磁场区半径乙 N M G

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 ＝l v 0 . b.不能飞出电容器：y ＝12at 2 ＝qU 2md t 2 ，t ＝ 2mdy qU ②沿电场力方向，做匀加速直线运动 ? ???? 加速度：a ＝F m ＝qE m ＝Uq md 离开电场时的偏移量：y ＝12at 2 ＝Uql 2 2mdv 2 离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0 ＝Uql mdv 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＝1 2mv 20 y ＝12at 2＝12·qU 1md ·(l v 0)2 tan θ＝ qU 1l mdv 20 得：y ＝U 1l 2 4U 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l 2. 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 2－1 2 mv 20，其中U y ＝U d 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( )

带电粒子在磁场中偏转

带电粒子在磁场中偏转 1．两个带电荷相等的粒子，在同一匀强磁场中只受磁场力作用而作匀速圆周运动，则（） A ．若速率相等，则半径必相等 B ．若质量相等，则半径必相等 C ．若速率相等，则周期必相等 D ．若质量相等，则周期必相等 2．在图1中，水平导线中有电流I （方向向左）通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I 的方向相同，则电子将（） A ．沿路径a 运动，轨迹是圆 B ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越大 C ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越小 D ．沿路径b 运动，轨迹半径越来越小 3．如图7所示，一个电子以速度V 射人垂直纸面向里的匀强磁场中，V 方向与x 轴的夹角为θ，磁感应强度为B ，且磁场分布于xOy 的范围内，则下列判断正确的是 ( ) A ．电子的轨迹与y 轴有交点 B ．只增大V ，电子在磁场中运动时间将增大 C ．只增大θ(θ<900)，电子在磁场中运动时间增大 D ．只增大磁感应强度B ，电子在磁场中轨迹半径将减小 4．如图8所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A 点以速度v 0垂直磁场方向射入磁场中，并从B 点射出，∠AOB =1200，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（） A.2πr /3v 0 B.23πr/3v 0 C.πr /3v 0 D. 3πr/3v 0 5．长为L 的水平板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图9所示，磁感应强度为B ，板间距离也为L ，板不带电，现有质量为m ，电量为q 的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（） A.使粒子的速度v m BqL 45 C.使粒子的速度v >m BqL D.使粒子的速度m BqL 4

带电粒子在电场中加速与偏转

带电粒子在电场中加速与偏转带电粒子在电场中的加速和偏转 (1)带电粒子在匀强电场中运动的计算方法用牛顿第二定律计算：带电粒子受到恒力的作用，可以方便的由牛顿第二定律以及匀变速直线运动的公式进行计算。用动能定理计算：带电粒子在电场中通过电势差为U AB的两点时动能的变化是二；， - 一1 21 -一梆片 1 。如图真空中有一对平行金属板，间距为d，接在电压为U的电源上，质量为m电量为q的正电荷穿过正极板上的小孔以V o进入电场，到达负极板时从负极板上正对的小孔穿出。不计重力，求: 正电荷穿出时的速度V是多大？

解法一、动力学一J壬童由牛顿第二定律U①由运动学知识：V2 - V o2=2ad②

联立①②解得：■- 解法二、由动能定理qU = - mv2--mvl 2 2 如2 —+ V° 解得知识点二：带电粒子在电场中的偏转 (1)带电粒子在匀强电场中的偏转高中阶段定量计算的是，带电粒子与电场线垂直地进入匀强电场或进入平行板电容器之间的匀强电场。如图所示： v y (2)粒子在偏转电场中的运动性质受到恒力的作用，初速度与电场力垂直，做类平抛运动：在垂直于电场方向做匀速直线运动；在平行于电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。偏转电场强度：E斗 a 粒子的加速度：a二冬

md 粒子在偏转电场中运动时间：t丄 (U为偏转电压，d为两板间的距离，L为偏转电场的宽度(或者是平行板的长度)，V o 为经加速电场后粒子进入偏转电场时的初速度。) (3)带电粒子离开电场时垂直电场线方向的速度'1 - 沿电场线方向的速度是’ J 合速度大小是：八，方向：：「离开电场时沿电场线方向发生的位移偏转角度也可以由边长的比来表示，过出射点沿速度方向做反向延长线，交入射方向与点Q, 如图：设Q点到出射板边缘的水平距离为x，则tan^ = — X 1 2勺观

等效法处理电场中的圆周运动

例1 光滑绝缘的圆形轨道竖直放置，半径为R ，在其最低点A 处放一质量为m 的带电小球，整个空间存在匀强电场，使小球受到电场力的大小为m g 33，方向水平向右，现给小球一个水平向右的初速度0v ，使小球沿轨道向上运动，若小球刚好能做完整的圆周运动，求0v . 例2如图所示，半径R = 0.8m 的光滑绝缘导轨固定于竖直平面内，加上某一方向的匀强电场时，带正电的小球沿轨道内侧做圆周运动．圆心O 与A 点的连线与竖直成一角度θ，在A 点时小球对轨道的压力N = 120N ，此时小球的动能最大．若小球的最大动能比最小动能多32J ，且小球能够到达轨道上的任意一点（不计空气阻力）．则：（1）小球的最小动能是多少？（2）小球受到重力和电场力的合力是多少？（3）现小球在动能最小的位置突然撤去轨道，并保持其他量都不变，若小球在0.04s 后的动能与它在A 点时的动能相等，求小球的质量．例3、如图12所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K 发出（初速度可忽略不计），经灯丝与A 板间的电压U 1加速，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M 、N 两板间的电压为U 2，两板间的距离为d ，板长为L ，电子的质量为m ，电荷量为e ，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。（1）求电子穿过A 板时速度的大小；（2）求电子从偏转电场射出时的侧移量；（3）若要使电子打在荧光屏上P 点的上方，可采取哪些措施？

带电粒子在磁场中偏转历年高考题详解

7.（08四川卷）24．如图，一半径为R 的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。整个空间存在匀强磁场，磁感应强度方向竖直向下。一电荷量为q （q ＞0）、质量为m 的小球P 在球面上做水平的匀速圆周运动，圆心为O ’。球心O 到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ（0＜θ＜)2 π 。为了使小球能够在该圆周上运动，求磁感应强度大小的最小值及小球P 相应的速率。重力加速度为g 。解析：据题意，小球P 在球面上做水平的匀速圆周运动，该圆周的圆心为O ’。P 受到向下的重力mg 、球面对它沿OP 方向的支持力N 和磁场的洛仑兹力 f ＝qvB ① 式中v 为小球运动的速率。洛仑兹力f 的方向指向O ’。根据牛顿第二定律 0cos =-mg N θ ② θ sin sin 2 R v m N f =- ③ 由①②③式得 0cos sin sin 22 =+-θ θθqR v m qBR v ④ 由于v 是实数，必须满足 θθ θcos sin 4sin 2 2 gR m qBR - ?? ? ??=?≥0 ⑤ 由此得B ≥ θ cos 2R g q m ⑥ 可见，为了使小球能够在该圆周上运动，磁感应强度大小的最小值为 θ cos 2min R g q m B = ⑦ 此时，带电小球做匀速圆周运动的速率为 m R qB v 2sin min θ = ⑧ 由⑦⑧式得 θθ sin cos gR v = ⑨ 8.（08重庆卷）25.题25题为一种质谱仪工作原理示意图.在以O 为圆心，OH 为对称轴，夹角为2α的扇形区域内分

布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH 轴的C 和D 分别是离子发射点和收集点.CM 垂直磁场左边界于M ，且OM=d.现有一正离子束以小发散角（纸面内）从C 射出，这些离子在CM 方向上的分速度均为v 0.若该离子束中比荷为 q m 的离子都能汇聚到D ，试求：（1）磁感应强度的大小和方向（提示：可考虑沿CM 方向运动的离子为研究对象）；（2）离子沿与CM 成θ角的直线CN 进入磁场，其轨道半径和在磁场中的运动时间；（3）线段CM 的长度. 解析：（1）设沿CM 方向运动的离子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R 由1 2 R '=2 00mv qv B R = R=d 得B ＝ mv qd 磁场方向垂直纸面向外（2）设沿CN 运动的离子速度大小为v ，在磁场中的轨道半径为R ′，运动时间为t 由 v cos θ=v 0 得v ＝ cos v θ R ′= mv qB = cos d θ 方法一：设弧长为s t =s v s=2(θ+α)×R ′ t = 2v R ' ?+）（αθ （09年全国卷Ⅰ）26（21分）如图，在x 轴下

带电粒子在电场中的运动练习题(含答案)

带电粒子在电场中的运动 1.如图所示，A 处有一个静止不动的带电体Q ，若在c 处有初速度为零的质子和α粒子，在电场力作用下由c 点向d 点运动，已知质子到达d 时速度为v 1，α粒子到达d 时速度为v 2，那么v 1、v 2等于：（） A. :1 B.2 ∶1 C.2∶1 D.1∶2 2.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 A →O → B 匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是：（） A ．先变大后变小，方向水平向左 B ．先变大后变小，方向水平向右 C ．先变小后变大，方向水平向左 D ．先变小后变大，方向水平向右 3.让、、的混合物沿着与电场垂直的方向进入同一有界匀强电场偏转，要使它们的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的( ) A.初速度 B.初动能 C. 质量 D.荷质比 4.如图所示，有三个质量相等，分别带正电，负电和不带电的小球，从上、下带电平行金属板间的P 点.以相同速率垂直电场方向射入电场，它们分别落到A 、B 、C 三点，则 ( ) A 、A 带正电、 B 不带电、 C 带负电 B 、三小球在电场中运动时间相等 C 、在电场中加速度的关系是aC>aB>aA D 、到达正极板时动能关系 E A >E B >E C 5．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出a 、b 两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，不计粒子重力及粒子之间的库仑力，则（） A ．a 一定带正电，b 一定带负电 B ．a 的速度将减小，b 的速度将增加 C ．a 的加速度将减小，b 的加速度将增加 D ．两个粒子的动能，一个增加一个减小 6．空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面上的分布如图所示，一个质量为m 、电荷量为q 的小球在该电场中运动，小球经过A 点时的速度大小为v 1，方向水平向右，运动至B 点时的速度大小为v 2，运动方向与水平方向之间的夹角为α，A 、B 两点之间的高度差与水平距离均为H ，则以下判断中正确的是（） A ．若v 2>v 1，则电场力一定做正功 B ．A 、B 两点间的电势差2221()2m U v v q =- C ．小球运动到B 点时所受重力的瞬时功率2P mgv = D ．小球由A 点运动到B 点，电场力做的功22211122 W mv mv mgH =-- 2 H 11H 21H 31

高考物理 30带电粒子在电场中加速在磁场中偏转精解分析

高考题精解分析：30带电粒子在电场中加速在磁场中偏转高频考点：带电粒子在电场中加速、在磁场中的偏转动态发布：2009重庆理综第25题、2009山东理综第25题命题规律：带电粒子在电场中加速、在磁场中的偏转是带电粒子在电磁场中运动的重要题型，是高考考查的重点和热点，带电粒子在电场中加速、在磁场中的偏转常常以压轴题出现，难度大、分值高、区分度大。命题分析考查方式一考查带电粒子在恒定电场中加速、偏转、在匀强磁场中的偏转【命题分析】带电粒子在恒定电场中加速后进入偏转电场、然后进入匀强磁场中的偏转是高考常考题型，此类题过程多，应用知识多，难度大。例1（2009重庆理综第25题）如图1，离子源A 产生的初速为零、带电量均为e 、质量不同的正离子被电压为U 0的加速电场加速后匀速通过准直管，垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板HM 上的小孔S 离开电场，经过一段匀速直线运动，垂直于边界MN 进入磁感应强度为B 的匀强磁场.已知HO=d ，HS=2d ， ∠MNQ =90°.（忽略粒子所受重力）（1）求偏转电场场强E 0的大小以及HM 与MN 的夹角φ；（2）求质量为m 的离子在磁场中做圆周运动的半径；（3）若质量为4m 的离子垂直打在NQ 的中点S 1处，质量为 16m 的离子打在S 2处.求S 1和S 2之间的距离以及能打在NQ 上的正离子的质量范围. 【标准解答】：（1）正离子在加速电场加速，eU 0=mv 12/2，正离子在场强为E 0的偏转电场中做类平抛运动， 2d= v 1t ，d =at 2/2，eE 0=ma ，联立解得 E 0= U 0/d. 由tan φ= v 1/ v ⊥，v ⊥=at ，解得φ=45°. （2）正离子进入匀强磁场时的速度大小v =221⊥+v v 图1

带电粒子在磁场中做圆周运动

带电粒子在磁场中做圆周运动相关公式： (1) 洛伦兹力充当向心力：r mv qvB 2= (2)轨道半径：qB mE qB p qB mv r K 2=== (3)周期： qB m v r T ππ22== (4)角速度：m qB ω= (5)频率：m qB T f π21== (6)动能： m (qBr)mv E k 22122== 带电粒子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力（重力）作用，可能会做哪些运动解这类题的方法或规律: 1话轨迹 2找圆心 3定半径注意:当粒子方向正对圆形磁场圆心O 点射入磁场时射出的方向的反向延长线一定经过O 因为洛伦兹力为qvB,提供向心力,m(V^2)/r 或者其他的两个公式m(w^2)*r 又由于w=2∏/T 可以计算T=2∏m/(qB),r=mv/(qB) 角AOC 120度, 该带电粒子在磁场中运动时间为t=(120/360)*T=2∏m/(3qB) r=mv/(qB) 为什么带电粒子垂直射入匀强磁场中作匀速圆周运动,请给予证明洛伦兹力与速度方向垂直. 匀速圆周运动公式有 a=V2/R 洛伦兹力大小不变【需要证说下】粒子质量不变所以a=F/m a 也不变又因为洛伦兹力与速度方向垂直所以只改变速度方向不改变速度大小所以V2也不变所以R 是一个定值也就是说运动有一个半径是不变的也就是圆周运动。带电粒子在匀强电场中是否能做圆周运动

如果只考虑粒子受到匀强电场的作用力，因是恒力，所以粒子不能做圆周运动。如果考虑重力呢？如果考虑重力，也不能做圆周运动，因为在所有力是恒力时，不可能做圆周运动的，只能做抛体运动或直线运动。在匀强磁场和电厂一起的作用下能做什么运动呢？如果电场是点电荷产生的电场，且电场方向与匀强磁场垂直，则在不考虑粒子重力时，只要粒子速度与磁场垂直，速度也与电场方向垂直，粒子可以做匀速圆周运动（圆心在点电荷处）。如果电场是匀强电场，且考虑粒子重力，电场力与重力平衡（二者的合力为0），那么只要粒子速度与磁场垂直，粒子可以做匀速圆周运动。如果是其他电场，粒子的运动较复杂。带电粒子在复合场内做匀速圆周运动如右图所示，水平放置的平行金属板间距为d，两板间电势差为U，水平方向的匀强磁场为B。今有一带电粒子在AB间竖直平面内作半径为R的匀速圆周运动，则带电粒子转动方向为____时针，速率为____。解答：能做匀速圆周运动，又因为磁场力不做功，只能是电场力和重力抵消。从而说明粒子带负电，从而根据左手定责，说明粒子是顺时针旋转的。速度根据 mv^2/R=Bqv Eq=mg,E=U/d得到 v=BqR/m=BRgd/U 高频考点：法拉第电磁感应定律、右手定则动态发布：2011广东理综卷第15题、2010新课标理综第21题、2010全国理综17题、2010山东理综第21题、2011浙江理综第23题命题规律：法拉第电磁感应定律、右手定则是高考考查的重点和热点，考查法拉第电磁感应定律、右手定则可能为选择题，也可能为计算题，计算题常常以压轴题出现，综合性强、难度大、分值高、区分度大。

带电粒子在电场中的运动(附详解答案)

带电粒子在电场中的运动强化训练 1．（多选题）冬天当脱毛衫时，静电经常会跟你开个小玩笑．下列一些相关的说法中正确的是( ) A ．在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷 B ．如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小 C ．在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大(若不计放电中和) D ．脱衣时如果人体带上了正电，当手接近金属门把时，由于手与门把间空气电离会造成对人体轻微的电击 2.(2012·新课标全国卷) （多选题）如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子( ) A ．所受重力与电场力平衡 B ．电势能逐渐增加 C ．动能逐渐增加 D ．做匀变速直线运动 3．(2011·安徽卷)如图6－3－12甲所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图乙所示的交变电压，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．若在t 0时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动，并最终打在A 板上．则t 0可能属于的时间段是( ) A ．0＜t 0＜T 4 B.T 2＜t 0＜3T 4 C.3T 4＜t 0＜T D ．T ＜t 0＜9T 8 4．示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室中电极K 发出电子(初速度不计)经过电压为U 1的加速电场后，由小孔S 沿水平金属板A 、B 间的中心线射入板中．金属板长为L ，相距为d ，当A 、B 间电压为U 2时，电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点．已知电子的质量为m ，电荷量为e ，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心的距离变大的是( ) A ．U 1变大，U 2变大 B ．U 1变小，U 2变大 C ．U 1变大，U 2变小 D ．U 1变小，U 2变小 5．(2011·广东卷) （多选题）如图6－3－14为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的．下列表述正确的是( ) A ．到达集尘极的尘埃带正电荷 B ．电场方向由集尘极指向放电极 C ．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D ．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 6．如图所示，D 是一只二极管，AB 是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P 处于静止状态，当两极板A 和B 间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行)，带电微粒P 的运动情况是( ) A ．向下运动 B ．向上运动 C ．仍静止不动 D ．不能确定 7．（多选题）如图6－3－16所示，灯丝发热后发出的电子经加速电场后，进入偏转电场，若加速电压为U 1，偏转电压为U 2，要使电子在电场中偏转量y 变为原来的2倍，可选用的方法有(设电子不落到极板上)( ) A ．只使U 1变为原来的1 2倍 B ．只使U 2变为原来的1 2倍 C ．只使偏转电极的长度L 变为原来的2倍 D ．只使偏转电极间的距离d 减为原来的1 2 倍 8．(2013·沈阳二中测试) （多选题）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6－3－17所示．由此可见( ) A ．电场力为3mg B ．小球带正电 C ．小球从A 到B 与从B 到C 的运动时间相等

带电粒子在电场中的偏转习题

高二物理强化训练带电粒子在电场中的运动 1. N M 、是真空中的两块平行金属板，质量为m ，电荷量为q 的带电粒子，以初速度0v 由小孔进入电场，当N M 、间电压为U 时，粒子恰好能达到N 板，如果要使这个带电粒子到达N M 、板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力） A ．使初速度减为原来的1/2 B ．使N M 、间电压加倍 C ．使N M 、间电压提高到原来的4倍 D ．使初速度和N M 、间电压都减为原来的1/2 2. 平行金属板B A 、分别带等量异种电荷，A 板带正电，B 板带负电，b a 、两个带正电粒子，以相同的速率先后垂直于电场线从同一点进入两金属板间的匀强电场中，并分别打在B 板上的b a ''、两点，如图所示，若不计重力，则（） A ． a 粒子的带电荷量一定大于b 粒子的带电荷量 B ． a 粒子的质量一定小于b 粒子的质量 C ． a 粒子的带电荷量与质量之比一定大于b 粒子的带电荷量与质量之比 D ． a 粒子的带电荷量与质量之比一定小于b 粒子的带电荷量与质量之比 3. 如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压1U 加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h ，两平行板间的距离为d ，电势差为2U ，板长为L 。为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量 2 U h ），可采用的方法是（） A.增大两板间的电势差2U B.尽可能使板长L 短些 C.尽可能使板间距离d 小一些 D.使加速电压1U 升高一些

4. 一带电粒子以速度0v 沿竖直方向垂直进入匀强电场E 中，如图所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为0v ，则有（） A ．电场力等于重力 B ．粒子运动的水平位移等于竖直位移的大小 C ．电场力做的功一定等于重力做的功的负值 D ．粒子电势能的减小量一定等于重力势能的增加量 5. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束。已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为l ?的电子束内的电子个数是（） A ． eU m eS l I 2? B. eU m e l I 2? C. eU m eS I 2 D. eU m e l IS 2? 6. 如图所示，用细线拴着一带负电的小球在方向竖直向下的匀强电场中，在竖直平面内做圆周运动，且电场力大于重力，则下列说法正确的是（） A ．当小球运动到最高点A 时，细线张力一定最大 B ．当小球运动到最低点B 时，细线张力一定最大 C ．当小球运动到最低点B 时，小球的线速度一定最大 D ．当小球运动到最低点B 时，小球的电势能一定最大 7. 如图所示，B A 、是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T 的交变电压U ，A 板的电势0=A ?，B 板的电势B ?随时间的变化规律如图所示。现有一电子从A 板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响可忽略。则（） A ．若电子是在0=t 时刻进入的，它将一直向B 板运动 B ．若电子是在8 T t = 时刻进入的，它可能时而向A 板运动，时而向B 板运动，最后打在B 板上 C ．若电子是在83T t = 时刻进入的，它可能时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后打在B 板上 D ．若电子是在2T t = 时刻进入的，它可能时而向B 板运动，时而向A 板运动 8. 如图所示，水平放置的两平行金属板，其中板长m L 0.1=，板间距离m d 06.0=，上板带正电，下板带负电，两板间有一质量g m 1.0=、点电荷量C q 7 10 4-?-=的微粒沿

带电粒子在电场中类平抛运动和磁场中的偏转试题

专题40 带电粒子在电场中类平抛运动和磁场中的偏转高考命题潜规则解密40：带电粒子在电场中的类平抛运动、在磁场中的偏转规则验证：2012年新课标理综第25题、2011全国理综第25题、2008天津理综第23题、2008宁夏理综第24题命题规律：带电粒子在电场中的类平抛运动、在磁场中的偏转是带电粒子在电场磁场中运动的重要题型，是高考考查的重点和热点，一般以压轴题出现，难度大、分值高、区分度大。命题分析考查方式一考查带电粒子在倾斜边界电场中的类平抛运动、在磁场中的匀速圆周运动【命题分析】电粒子在倾斜边界上的类平抛运动可迁移在斜面上的平抛运动问题的分析方法、在磁场中的匀速圆周运动可依据洛伦兹力等于向心力列方程解答。此类题难度中等。典例1.（2012年新课标理综第25题）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b 3。现将点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为R 5 磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a 点射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B，不计重力，求电场强度的大小。

典例2（2011全国理综第25题）如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平向右射入I区。粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点P0的距离。粒子的重力可以忽略。考查方式二考查带电粒子在电场中的类平抛运动、在有界磁场中的匀速圆周运

带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的运动带电粒子经电场加速：处理方法，可用动能定理、牛顿运动定律或用功能关系。带电粒子经电场偏转：处理方法：灵活应用运动的合成和分解。带电粒子在匀强电场中作类平抛运动，U、 d、 l、 m、 q、 v0已知。 (1)穿越时间: (2)末速度: (3)侧向位移: （4）偏角：

1、如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为+q、质量为m的小球，以初速度v0从斜面底端 A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则（） A．A、B两点间的电压一定等于mgLsinθ/q. B．小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能 C．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最大值一定为mg/q D．如果该电场由斜面中点正止方某处的点电荷产生，则该点电荷必为负电荷. 2、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中0点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB=BC，则它们带电荷量之比q1：q2等于（） A．1：2 B．2：1. C． 1:2 D．2：1 3．如图所示，质量为m、电量为q的带电微粒，以初速度v 从A点竖直向上射入水平方向、电场强度为E的匀强电场中。当微粒经过B点时速率为V B ＝2V ，而方向与E同向。下列判断中正确的是( ) A、A、B两点间电势差为2mV 2/q. B、A、B两点间的高度差为V 2/2g. C、微粒在B点的电势能大于在A点的电势能 D、从A到B微粒作匀变速运动.

4．一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图，AB与电场线夹角θ=30°，已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电量q=1.0×10－10C，A、B相距L=20cm．（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由．（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？ 1.7×104N/C v A= 2.8m/s 5．一个带电荷量为－q的油滴，从O点以速度v射入匀强电场中，v的方向与电场方向成θ角，已知油滴的质量为m，测得油滴达到运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v，求： (1) 最高点的位置可能在O点的哪一方？ (2) 电场强度E为多少？ (3) 最高点处(设为N)与O点的电势差U NO为多少？ U NO = q mv 2 sin2 2

电场中的圆周运动.

《电场中的圆周运动》一、带电粒子在电场中的偏转（重点知识回顾）设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U，两极板间距为d，若粒子飞离偏转电场时的偏距为y，偏转角为θ，求：速度的偏转角的tan θ，侧位移y，电荷飞出电场时的动能E K (1)方法一：用运动的分解 tan θ＝ y＝E K= （2）方法二：动能定理求E K 二、怎样求带电粒子在电场中的圆周运动？练习：1、如图所示，一条长为l的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电小球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向是水平的，已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡．（1）小球带何种电荷？求出小球所带电量．（2）如果使细线的偏角由α增大到?，然后将小球由静止开始释放，则?应为多大，才能使细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？ 2、如图，半径为R的光滑圆环，竖直置于场强为E的水平方向的匀强电场中，今有质量为m，带电量为+q的空心小球穿在环上，求当小球由顶点A从静止开始下滑到与圆心O等高的位置B时，小球对环的压力？.N=2mg+3qE 方向水平向右

3、如图所示,质量为m,带电量为q(q>0)的小球,用一长为L 的绝缘细线系于一足够大的匀强电场中的O 点,电场方向竖直向下,电场强度为E ,为使带电小球能在竖直面内绕O 点作完整的圆周运动,求：（1）在最低点时施给小球水平初速度v 0至少是多少？（2）小球在运动中细线受到的最大拉力是多少？（3）小球从B 点运动到A 点的过程中电势能和机械能的改变量。 4、如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑轨道，一个带负电的小球从斜轨道上的A 点由静止释放，沿轨道下滑，已知小球的质量为m 、电荷量为－q ，匀强电场的场强大小为E ，斜轨道的倾角为α(小球的重力大于其所受的电场力) (1)求小球沿斜轨道下滑的加速度的大小； (2)若使小球通过圆轨道顶端的B 点，A 点距水平地面的高度h 至少应为多大？ (3)若小球从斜轨道h ＝5R 处由静止释放，假设其能够通过B 点，求在此过程中小球机械能的改变量。 5、如图所示，BCDG 是光滑绝缘的34 圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R ，下端与水平绝缘轨道在B 点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中．现有一质量为m 、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为34 mg ，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g. (1)若滑块从水平轨道上距离B 点x ＝3R 的A 点由静止释放，滑块到达与圆心O 等高的C 点时速度为多大？ (2)在(1)的情况下，求滑块到达C 点时受到轨道的作用力大小．