【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第1章习题课2　带电粒子在电场中的运动含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 233.37KB 6 页 3知币
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习题课 2　带电粒子在电场中的运动
(教师用书独具)
[学习目标]　1.会利用动力学的观点解答带电粒子在电场中的运动问题。2.会
分析带电粒子在电场中运动的能量转化情况。3.掌握带电粒子在复合场中运动问
题的分析方法。
一、带电粒子在电场中的直线运动
1．电场中带电粒子的分类
基本粒子 带电微粒
示例 电子、质子、α粒子、正离子、负离子
等带电小球、液滴、尘埃等
特点 重力远小于静电力，故不计重力 所受重力不可忽略
说明 某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定
2.两种处理方法
(1)力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的静电力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式
确定带电粒子运动的速度、时间和位移等。这种方法适用于恒力作用下做匀变速
运动的情况。
(2)功能关系——动能定理
由粒子动能的变化量等于静电力做的功知：
① 若粒子的初速度为 0，则有 mv2＝qU，v＝。
② 若粒子的初速度不为 0，则有 mv2－mv＝qU，v＝。
【例 1】　虚线 PQ、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子的质
量m＝2.0×10－11 kg，电荷量 q＝＋1.0×10－5 C，粒子从 a点由静止开始经电压 U
＝100 V 的电场加速后，沿垂直于匀强电场的方向进入匀强电场中，从虚线 MN
上的某点 b(图中未画出)离开匀强电场，离开匀强电场时的速度与电场方向成 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度大小；
(2)水平匀强电场的场强大小；
(3)a、b两点间的电势差。
[解析]　(1)由动能定理得 qU＝mv
解得 v1＝1.0×104 m/s。
(2)粒子进入电场后沿初速度方向做匀速运动，有d＝v1t
粒子沿电场方向做匀加速运动，有vy＝at
由题意得 tan 30°＝
由牛顿第二定律得 qE＝ma
联立解得 E＝×103 N/C。
(3)由动能定理得 qUab＝m(v＋v)－0
联立解得 Uab＝400 V。
[答案]　(1)1.0×104 m/s　(2)×103 N/C　(3)400 V
1．如图所示，两平行金属板相距为 d，电势差为 U，一电子质量为 m、电荷
量为 e，从 O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达 A点，然后返回，|OA|＝h，
此电子具有的初动能是(　　)
A．　　　　 B．edUh
C． D．
D　[(方法一)功能关系
在O→A过程中，由动能定理得 Fh＝mv，
即＝mv，
故电子的初动能为。
(方法二)力和运动的关系
电子运动的加速度 a＝。①
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