电容器与电容 带电粒子在电场中的运动.docx

第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动
（第3课时）
【考点点击】
带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ
【课标要求】
掌握带电粒子在电场中的加速和偏转问题，会解带电粒子在电场中的运动问题。
了解示波管的原理。
【知识梳理】
一、示波管的原理：
1．构造：如下图所示，，，。

2．工作原理
(1)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传播，打在荧光屏，在那里产生一个亮斑。
(2)YY′上加的是待显示的，XX′上是机器自身的锯齿形电压，叫做电压。若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象。
【互动探究】
一、示波管原理的应用：
解答此类问题应从以下两方面入手：
(1)对复杂过程要善于分阶段分析，联系力学中的物理模型，从受力情况、运动情况、能量转化等角度去研究。
(2)经常把电场与牛顿定律、动能定理、功能关系、运动学知识、电路知识等综合起来，把力学中处理问题的方法迁移到电场中去。

【例1】：2011·北京东城模拟)如下图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U1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U2，两板间的距离为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？

【变式训练】：1、如图7-52所示，A、B为平行板电容器的两个极板，A板接地，中间开有一个小孔。电容器电容为C。现通过小孔连续不断地向电容器射入电子，电子射入小孔时的速度为v0，单位时间内射入的电子数为n，电子质量为m，电荷量为e，电容器原来不带电，电子射到B板时均留在B板上，求:
(1)电容器两极板间达到的最大电势差
(2)从B板上打上电子到电容器两极间达到最大电势差所用时间为多少？
10.图7-53如图是示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长l=4cm，板间距离d=1cm，板右端距离荧光屏L=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1.6×107m/s.电子电荷量e=1.60×10－19C,质量m=0.91×10－31kg.(1)要使电子束不打在偏转电极的极板上，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=40sin100πtV的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段？

三、力、电综合问题：
【例2】：在方向为水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线，一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强方向平行，然后无初速度释放.已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ，如图所示.求：（1）、匀强电场的场强。（2）、小球经过最低点时，细线对小球的拉力.

【变式训练】：2、如图所示在水平向左的匀强电场中，一根细线一端系一个质量为m的带正电荷的小球，另一端固定在O点，现在让细线水平绷直，小球从A点由静止开始摆下，小球能达到并通过最低点B，则小球在最低点B处，细线对小球的拉力可能为（）
A、0.5mgB、1.5mgC、2.5mgD、3.5mg
新学案训练6图

【例3】：（2011·鞍山模拟)在场强为E＝100V/m的竖直向下的匀强电场中有一块水平放置的足够大的接地金属板，在金属板的正上方，高为h＝0.8m处有一个小的放射源放在一端开口的铅盒内，如下图所示。放射源以v0＝200m/s的初速度向水平面以下各个方向均匀地释放质量为m＝2×10－15kg、电荷量为q＝＋10－12C的带电粒子。粒子最后落在金属板上。不计粒子重力，试求：

(1)粒子下落过程中电场力做的功；
(2)粒子打在金属板上时的动能；
(3)计算落在金属板上的粒子图形的面积大小。(结果保留两位有效数字)

【变式训练】：3、下图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2＜v1)。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则()

A．小物体上升的最大高度为eq\f(v\o\al(2,1)＋v\o\al(2,2),4g)
B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小
C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功
D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减