专题四电容器与电容带电粒子在电场中的运动

【规律总结】 (1)由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此其处理方法可用正交分解法.先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动,而这两个直线运动的规律我们可以掌握,然后再按运动合成的观点,去求出复杂运动的相关物理量.(2)用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动,从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时,在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上,再考虑应用恰当的规律(动能定理、能量转化守恒定律等)解题.

变式训练2 (2011年铜陵调研)如图6-3-10所示,两块平行金属板M、N竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103 V,现将一质量m=1×10-2 kg、电荷量q=4×10-5 C的带电小球从两板上方的A点以v0=4 m/s的初速度水平抛出,且小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,

沿直线运动碰到N板上的B点. 已知A点距两板上端的高度 h=0.2 m,不计空气阻力, 取g=10 m/s2.求:

图6-3-10

(1)M、N两板间的距离d; (2)小球到达B点时的动能.

解析:(1)小球进入电场区域前做平抛运动, 竖直方向上: 2 vy=2gh,vy=2 m/s Uqv0d

进入电场后做直线运动,满足:= vymg

解得:d=0.3 m.

(2)从A点到B点的过程中,应用动能定理: 12

mg(h+L)+qU=Ek-mv0 2

Lvy1 ==,解得:Ek=0.175 J. v2d0

答案:(1)0.3 m (2)0.175 J

题型三、带电粒子在交变电场中的运动

例3、(满分样板 15分)如图6-3-11所示,真空室中速度v0=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.

图6-3-11

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