《高中物理一轮复习讲义》第7章 第4讲 带电粒子在电场中运动的综合问题

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第七章 电场
第 4 讲 带电粒子在电场中运动的综合问题
【教学目标】1．了解示波管的工作原理
2．运用动力学方法分析解决带电粒子在交变电场中的运动
3．会运用功能观点、动力学观点综合分析带电粒子在复合场中的运动．
【重、难点】1．带电粒子在交变电场中的运动
2．析带电粒子在复合场中的运动
【知识梳理】
考点一 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而显示亮点 P，如图所示。
1．确定最终偏移距离
思路一：
思路二：
―→*
2．确定偏转后的动能(或速度)
思路一：
1
―→―→
思路二：
―→―→
典例精析
例1．如图所示，示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，如图甲所示。电子枪具有
释放电子并使电子聚集成束以及加速电子的作用；偏转系统使电子束发生偏转；电子束打在荧光屏
上形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量 e＝1.6×10－19 C，质量 m＝
9.1×10－31 kg，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应。
（1）电子枪的三级加速可简化为如图乙所示的加速电场，若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计 ，
要使电子被加速后的动能达到 1.6×10－16 J，求加速电压 U0为多大；
（2）电子被加速后进入偏转系统，若只考虑电子沿 Y（竖直）方向的偏转情况，偏转系统可以简
化为如图丙所示的偏转电场。偏转电极的极板长 l＝4.0 cm，两板间距离 d＝1.0 cm，极板右端与荧
光屏的距离 L＝18 cm，当在偏转电极上加 u＝480sin 100πt（V）的正弦交变电压时，如果电子进入
偏转电场的初速度 v0＝3.0×107 m/s，求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度。
考点二 带电粒子在交变电场中的运动
(一)分段研究
例2．（多选）如图甲所示，两水平金属板间距为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0
时刻，质量为 m的带电微粒以初速度 v0沿中线射入两板间，0～时间内微粒匀速运动，T时刻微粒
2
恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触．重力加速度的大小为 g.关于微粒在 0～
T时间内运动的描述，正确的是(　　)
A．末速度大小为 v0 B．末速度沿水平方向
C．重力势能减少了 mgd D．克服电场力做功为 mgd
变式 1、一个质量为 m、电荷量为＋q的小球以初速度 v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存
在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔、竖直高度相等，
电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等、方向竖直向上，不计空气阻力，下列说
法正确的是(　　)
A．小球在水平方向一直做匀加速直线运动
B．若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同
C．若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同
D．若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间不相同
变式 2、如图甲所示， A和 B是真空中正对面积很大的平行金属板， O点是一个可以连续产生粒
3
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