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高三物理备课笔记 第一学期第13教学周 11.26-12.2【说明】1 材料供爱思物理高三年级学生和教师参考使用,每周更新。2 材料分【说明】、【进度与安排】、【知识、题型、例题】三部分。3 材料中A类问题为基础题型、B类问题为提高题型、C类问题为能力题型,E类问题为思维力题型。其中B类问题为高考中等难度上下的问题,C类问题为高考难度较大的问题,E类问题则为自主招生和“浅竞赛”难度的问题。请老师根据自己所带课程选择使用。【进度与安排】本周的备课重点是:电场部分第二讲后三类题型。【知识、题型、例题】电场部分 与第二讲相应的推荐例题和练习(A、B、C代表难度,L、K、Z分别代表例题、课堂练习、作业题)第二讲 e.g.3匀强电场中的匀变速曲线运动 电容间的抛体1(K、A)(2007北京卷)两个半径均为R的圆形平板电极,平行正对放置,相距为d,极板间电压为U,板间电场可以认为是均匀的。一个a粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响。求:(1)极板间的电场强度E;(2)a粒子在极板间运动的加速度a;(3)a粒子的初速度v0。解答:(1)由匀强电场场强跟电势差的关系板间电场强度 ;(2)a粒子的质量为4m,电荷量为2e,在极板间运动时只受电场力作用,由牛顿第二定律a粒子的加速度a= (3)a粒子在极板间做匀变速运动d= R=v0t 解得 解读:本题考查带电粒子在电场中的偏转,涉及的知识点主要有电场强度的定义式,匀强电场的场强跟电势差的关系,牛顿第二定律,运动的合成与分解,是电场的概念和规律与牛顿第二定律的综合运用,虽然不难,但考查了解曲线运动的一般方法。提醒注意的是本题同时考查了原子核的组成,要求认真审题,不要在a粒子的质量和电荷量上出错。2(L、B)示波管的原理(1)偏转电极不加电压时,从电子枪射出的电子将沿直线运动,打到荧光屏的中心形成一个亮斑。(2)如果偏转电极XX不加电压,偏转电极YY加上电压U,电子加速、偏转后打到YY所在直线上的某一点,如图8-2-4乙所示。(3)设加速极电压为U1,偏转电极电压为U2,偏转电极板长度为l,两板距离为d,偏转电极板右侧到荧光屏的距离为L,电子电荷量为e,质量为m。电子进入偏转电场的速度为v0,离开偏转电场时的偏转角为f、侧向偏移量为y,打到荧光屏上的侧移量为y。由动能定理 eU1=,v0=vx=v0,=y=at2=y=y+Ltanf= =(4)示波管工作时,在偏转电极XX和YY都加上电压,一般加在YY上的电压是要研究的信号电压,加在XX上的扫描电压,在荧光屏上就会出现信号电压随时间变化的图象。两个重要的结论vfmqv0yL图8-2-5flyxvxvy(1)静止的带电粒子经过同一电场加速后,再垂直进入偏转电场,离开偏转电场时偏转角f和侧移量y与粒子的质量m、电荷量q无关。(2)垂直进入偏转电场的带电粒子,离开电场时速度的反向延长线过沿初速度方向极板长度的中点。如图8-2-5所示,作粒子速度的反向延长线,设与初速度方向的交点到电场边缘的距离为x,则x=3(K、B)如图8-2-11甲所示,真空室中的电极K发出的电子(初速不计),经过U0=1.0103 V的加速电场后,由小孔S沿中心线射入水平正对的平行金属极板A、B形成的偏转电场。平行金属板板长l=0.20m,板间距d=0.02 m,在极板的右端竖直放一可绕中心轴转动的记录圆筒,圆筒的周长s=0.20m,以周期T=0.10 s顺时针(从上往下看)匀速转动时,圆筒足够长,左侧边缘与极板右端距离L=0.30 m,圆筒的表面覆盖着一层特殊材料做成的记录纸,可记录电子打在记录圆筒的位置。在A、B两板间加上如图8-2-11乙所示的交变电压U,当A板电势高于B板电势时,电压记为正值。已知元电荷为e=1.6010-19 C,设A、B间的电场可看作匀强电场,且两板外无电场,在电子通过偏转电场区的极短时间内,偏转电场可视作不变,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计。(1)求在t=0.05s时刻进入平行金属极板的电子打到记录圆筒时的动能为多少电子伏;(2)要使电子都能打在记录圆筒上,求A、B两板的电压 U应满足的条件条件;(3)以在t=0.05s时刻进入平行金属极板的电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点,取y轴竖直向上。求电子打在圆筒记录纸上的最高点的y坐标,并在给出的坐标纸上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。图8-2-11-10010x/cmy/cm5-5丙乙U/V50-500t/s0.10.20.3U0LABKS甲lU解答:(1)设电子沿A、B板的中心线射入电场时的动能为Ek,由动能定理Ek=eU0电子打在记录纸上的动能等于Ek=1103 eV(2)设电子沿A、B板的中心线射入电场时的初速度为v0,设电子穿过A、B板的时间为t,侧向位移为yv0=l=v0t y=at2= 解得 y=-10010x/cmy/cm5-5丙图8-2-12电子都从平行金属板间射出,U应满足的条件Ut,可见每个电子通过偏转电场的过程中,电场可视为稳定的匀强电场。设偏转电场电压为U1时,电子刚好飞出偏转电场,此时电子沿电场方向的位移为d/2根据牛顿定律和运动学公式有 解得=320V所以,为使电子能打在荧光屏上,所加偏转电压应小于320V 当加在偏转电极上的偏转电压为u480sin100t V时,且电子刚好飞出偏转电场,电子沿电场方向的最大位移恰为d/2 设电子射出偏转电场的速度与初速度方向的最大夹角为,则tan=0.25图8-2-3332V30V电子打在荧光屏上的最大偏移量 由对称性可得电子打在荧光屏产生亮线的最大长度为 (3)现要使打在荧光屏上电子数目增加,应将阴极与控制栅极之间的电压调低。聚焦电场如图8-2-33所示,由力和运动的关系可知:电子在沿示波管中心轴线所受电场力与电子沿此方向速度相反,电子沿示波管中心轴线方向做减速运动;电子在垂直波管中心轴线方向受电场力指向中心轴线,在此方向电子做加速运动。由对称性可知电子束有向着中心会聚的特点,适当调节电场可以使电子束聚焦在中心轴线上一点,因此这样的电场分布将对射入的发散的电子束有会聚作用。第二讲 e.g.4电场力作用下的带
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