江苏版高考物理复习专题九静电场教学课件

这是一份江苏版高考物理复习专题九静电场教学课件，共60页。

2.电荷守恒定律电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一 部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。3.摩擦起电、感应起电和接触起电(1)带电实质:物体得失电子。(2)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分开,二 者带等量同种电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和再平分。二、库仑定律1.内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的
距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。2.表达式:F=k ,式中k=9.0×109 N·m2/C2,k为静电力常量。3.适用条件:真空中的静止点电荷。(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况。(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。(3)当两个带电体间的距离r→0时,不能再视为点电荷,也不遵循库仑定律。它们之间 的静电力不能认为趋于无穷大。
      (1)同种电荷:Fk 。
注意　对于带电金属球,r是等效电荷中心间的距离,而非球心的间距,要考虑表面电荷 的重新分布,如图所示。
例1　如图所示,已知两个点电荷Q1、Q2的电荷量分别为+1 C和+4 C,能在水平面上自 由移动,它们之间的距离d=3 m。现引入点电荷Q3,当Q3满足什么条件,并把它放在何处 时才能使整个系统平衡? 
  解题指导    涉及静电场中的平衡问题,其解题思路与力学中的平衡问题相同,只是在原来受力的基础上多了静电力,具体步骤如下。
  解析    整体法:若整个系统处于平衡状态,则点电荷Q1、Q2、Q3所受合力均为0。由于Q1、Q2电性相同且都为正电荷,则Q3处在Q1、Q2之间某处,且Q3带负电(若Q3带正 电,则Q1、Q2不可能平衡)。隔离法:以Q3为研究对象,根据k =k 得 = = ,即Q3距离电荷量较小的点电荷Q1较近,又因r1+r2=d,d=3 m,所以Q3到Q1的距离r1=1 m。以Q1为研究对象,根据k =k 得Q3=  C。 答案    Q3为负电荷,电荷量为  C,且放在Q1、Q2之间距Q11 m处。
 (1)平衡条件:每个点电荷受到的另外两个点电荷的力的合力为0或每个点电荷处于另 外两个点电荷产生的合电场中电场强度为0的位置。(2)模型特点
归纳总结    三个自由点电荷的平衡模型
三、电场强度1.电场(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。(3)匀强电场:如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同,这个电场叫作匀强 电场。2.电场强度(1)定义:在电场的不同位置,试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般不同,它反 映了电场在各点的性质,叫作电场强度。(2)定义式:E= ,单位为N/C或V/m,该式适用于一切电场。
(4)电场强度三个公式的比较
3.电场线(1)特点①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。②电场线在电场中不相交、不闭合、不中断。③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏。④电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。⑤沿电场线方向电势逐渐降低。⑥电场线和等势面在相交处相互垂直。
(2)几种典型电场的电场线 4.静电平衡(1)定义:导体放入电场中时,感应电荷的电场与原电场的电场强度在导体内部大小相
等且方向相反,使得导体内部电场强度为0时,自由电荷不再发生定向移动,导体达到静 电平衡状态。(2)处于静电平衡状态的导体的特点①导体内部电场强度E=0,实质是感应电荷的电场的电场强度大小E感等于外电场在导 体内的电场强度大小E外。②表面和内部各点电势相等,导体是一个等势体,导体表面是等势面。③导体表面处的电场强度方向与导体表面垂直。④导体内部没有净剩电荷,电荷只分布在导体的外表面上。⑤在导体外表面越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几
乎没有电荷。(3)静电平衡的应用①尖端放电:导体尖端周围电场使空气电离,电离出的与导体尖端电荷符号相反的电 荷与尖端的电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷。②静电屏蔽:处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0,利用这点可以屏蔽外电场对 装在封闭金属壳内的仪器的影响。
考点二　静电场中能的性质一、静电力做功与电势能1.静电力做功 
2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能。(2)对电势能的理解①电势能具有相对性,通常把电荷在无穷远处或大地表面上的电势能规定为0。②电荷在某点的电势能是相对的,与零势能位置的选取有关,但电荷从某点运动到另 一点的过程电势能的变化是绝对的,与零势能位置的选取无关。③电势能是标量,有正负,无方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点时的电势 能,电势能为负值表示电势能小于在参考点时的电势能。
3.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB。(2)电势能的大小:由WAB=EpA-EpB可知,若令EpB=0,则EpA=WAB,即一个电荷在电场中某点具 有的电势能,在数值上等于将其从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功。二、电势与电势差1.电势(1)定义:电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比。(2)定义式:φ= 。(3)标矢性:电势是标量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
(5)电势高低的判断方法
2.电势差(1)定义:在电场中,两点间电势的差值。(2)表达式:UAB=φA-φB。(3)静电力做的功与电势差的关系:UAB= 。(4)影响因素:电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及静电力做的功WAB无 关,与零电势点的选取无关。(5)匀强电场中电势差与电场强度的关系①UAB=Ed,d为A、B两点沿电场方向的距离。②沿电场方向电势降低得最快。
(6)匀强电场中关于电势差的两条推论①如图1,匀强电场中,任意线段AB的中点C的电势等于两端点电势的平均值,即φC=  。 　     ②如图2,若匀强电场中两线段AB=CD且AB∥CD,则φA-φB=φC-φD。
 3.等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面。
知识拓展    电场中的各个物理量的形成及相互转化关系
(2)特点①等势面一定与电场线垂直。②在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。④等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小。
(3)两种常见的等势面
三、电场线、等势面与运动轨迹的综合问题1.判断速度方向:带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向。2.判断静电力(或电场强度)的方向:仅受静电力作用时,带电粒子所受静电力方向指向 轨迹曲线的凹侧,再根据粒子带电的正负判断电场强度的方向。3.判断静电力做功的正负及电势能的增减:若静电力与速度方向成锐角,则静电力做正 功,电势能减少;若静电力与速度方向成钝角,则静电力做负功,电势能增加。
例2　如图所示,实线表示电场线,虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨 迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则 (　    ) A.粒子的带电性质可以判断B.粒子在c点的电势能一定小于在a点的电势能C.粒子在c点的加速度一定小于在b点的加速度D.粒子在c点的速度一定大于在a点的速度
  解析    由粒子的运动轨迹可知,粒子带正电,故A正确。沿电场线方向电势降低,所以粒子在c点的电势能一定大于在a点的电势能,故B错误。由电场线的疏密可以看出,c 点的电场强度大于b点的电场强度,所以粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度, 故C错误。若粒子由c点向a点运动,静电力做正功,粒子做加速运动;若粒子由a点向c点 运动,静电力做负功,粒子做减速运动,所以粒子在c点的速度一定小于在a点的速度,故 D错误。
考点三　电容器　带电粒子在匀强电场中的运动一、电容器及平行板电容器的动态分析1.电容器(1)组成:由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。(2)带电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)电容器的充放电过程
2.电容(1)定义:电容器所带的电荷量与两极板间的电势差的比值。(2)定义式:C= 。(3)单位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F=106 μF=1012 pF。(4)物理意义:表示电容器储存电荷本领的高低。(5)决定因素:由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定,与电 容器是否带电及两极板间电压大小无关。3.平行板电容器及其动态分析(1)平行板电容器的组成:由两个相距很近的平行金属板构成,中间被电介质材料隔开。
(2)平行板电容器电容的决定式:C= 。(3)定义式与决定式的比较
3.(4)平行板电容器的动态分析 注意　当有电容器的回路接有二极管时,因二极管的单向导电性,电容器的充电或放 电会受到限制。
例3    (2023届苏州检测)如图所示电路,R0为定值电阻,R1、R2为滑动变阻器,G为理想灵 敏电流计,电源内阻不计。M、N是两块水平放置的平行金属板,导线与M、N中点的连 接点分别为A、B,O点到两金属板的距离相等。将一质量为m的带正电小液滴放置在 O点,闭合开关S1、S2后,液滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是 (　    ) 
A.R1的滑片向下滑动,通过灵敏电流计的电流方向向下B.R2的滑片向右滑动,小液滴将向上加速运动C.断开S2,将M极板向下移动一小段距离,小液滴将向上加速运动D.将两金属板分别绕垂直纸面且过A、B点的两个轴同时顺时针转过一个相同的小角 度后,小液滴将在水平方向做匀加速直线运动
  解题指导    平行板电容器动态分析的基本思路
  解析    由题图可知,初始状态下,电容器下极板带正电,上极板带负电,当R1的滑片向下滑动时,R1接入电路中的阻值减小,则电路中的电流增大,根据U=IR0可知,R0两端电压 增大,则电容器两端电压增大,电容器充电,通过灵敏电流计的电流方向向上,故A错 误。当R2的滑片向右滑动时,R2接入电路中的阻值减小,但由于电容器在直流电路中相 当于断路(易错:滑动变阻器R2中没有电流通过,两端电压为0,相当于一根理想导线),所 以电路中的电流仍保持不变,则电容器两端电压不变,电容器两极板间电场强度不变, 小液滴受到的静电力不变,仍然保持静止,故B错误。断开S2,电容器所带电荷量保持不 变,根据E= ,U= ,C= ,可得E= ,若将M极板向下移动一小段距离,电容器两极板间电场强度仍保持不变,则小液滴仍然保持静止,故C错误。R0、R1不变,电路中的
电流不变,则电容器两端电压不变,若将两极板分别绕垂直纸面且过A、B点的两个轴 同时顺时针转过一个相同的小角度θ后,极板间的距离减小为d cs θ,电场强度大小E'=  ,此时静电力与竖直方向的夹角也为θ,则静电力在竖直方向上的分力Fy=E'q cs θ= =mg,所以小液滴受到的合力方向水平向右,小液滴将在水平方向做匀加速直线运动,故D正确。
二、带电粒子在匀强电场中的运动1.带电粒子在匀强电场中的直线运动(1)带电粒子做直线运动的条件①粒子所受合力F合=0,粒子静止或做匀速直线运动。②粒子所受合力F合≠0且与初速度共线,带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。(2)用动力学观点分析(只受静电力)a= ,E= ,v2- =2ad。
(3)用功能观点分析(只受静电力)①匀强电场中:W=Eqd=qU= mv2- m 。②非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek1。2.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)带电粒子在匀强电场中的偏转规律
(2)带电粒子在电场中的“加速+偏转+射屏”规律简析
例4　示波器的原理图如图所示,金属丝发射出来的电子(带电荷量为e,质量为m)被加 速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后 打在荧光屏上。设加速电压U1=1 640 V,偏转极板长l=4 cm,偏转极板间距d=1 cm,电子 加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场。 (1)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上的偏转距离最大?
(2)如果偏转极板右端到荧光屏的距离L=20 cm,则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少?
  解题指导    (1)电子从偏转电场射出后沿着射出方向做匀速直线运动打到荧光屏上。(2)电子束打在荧光屏上偏转距离最大的条件:电子经偏转电场后从下极板边缘射出。
  解析    (1)在加速电场中,由动能定理得eU1= 电子进入偏转电场的初速度v0= 电子在偏转电场中的运动时间t1= 电子在偏转电场中的加速度大小a= = 电子从下极板边缘射出,则有 = a = = 
代入数据解得U2= U1=205 V。(2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离y= +y2(推论:粒子射出时速度方向的反向延长线与初速度方向的交点为沿初速度方向位移 的中点)电子离开偏转电场时的竖直分速度vy=at1= 电子从离开偏转电场至到达荧光屏经过的时间t2= 
则y2=vyt2= = =0.05 m(推论:不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时,偏 移量和偏转角总是相同的)所以电子到达荧光屏时的最大偏转距离y= +y2=0.055 m。
  答案    (1)205 V    (2)0.055 m
微专题10　求解电场强度的几种特殊方法1.对称法空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性。示例:如图甲所示,均匀带电圆环中心处的电场强度为0。 
2.补偿法将有缺口的带电圆环(或半球面、有空腔的球等)补全分析,再减去补偿的部分产生的 影响。示例:如图乙所示,求有很小缺口的均匀带电圆环中心处的电场强度(Δl≪r)。
3.微元法将带电体分成许多可视为点电荷的微元,由库仑定律求出微元的电场强度;再结合对 称性与电场叠加原理求出合电场强度。示例:如图丙所示,求均匀带电圆环中心轴线上P点的电场强度。4.等效法在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境。示例:如图丁和戊所示,一个点电荷与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个等 量异种点电荷形成的电场。
例1    (2023届常州模拟)如图所示,电荷均匀分布在半球面上,它在半球的中心O点处电场强度大小等于E0,两个通过同一条直径的平面夹角为α,从半球中分出夹角为α的球面,则所分出的这部分球面上(在“小瓣”上)的电荷在O点处的电场强度大小为 (　    )
A.E=E0 sin α　　　    B.E=E0 cs αC.E=E0 cs  　　　    D.E=E0 sin  
  解析    若半球面带正电,根据对称性(对称法),待求的这部分球面上的电荷在O点处的电场强度E的方向一定沿着α角的角平分线指向右下方,同理“大瓣”球面上的电荷 在O点处的电场强度的方向一定沿着“大瓣”的角平分线指向左下方,由于“两瓣” 球面合起来是半个球面,所以这两个电场强度的方向一定相互垂直(关键:确定两部分 电场强度方向之间的关系),合电场强度的大小等于E0,根据平行四边形定则作图如图 所示,E=E0 sin  ;同理,若半球面带负电,仍有E=E0 sin  。 
  答案    D归纳总结    分析电场强度叠加问题的一般步骤 
例2　均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电 场。如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过 半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点, = =2R,已知M点的电场强度大小为E,则N点的电场强度大小为 (　    ) A. -E　　　    B. 　　　    C. -E　　　    D. +E
  解析    把球壳补为完整的带电荷量为2q的带电球壳(补偿法),则在M、N两点产生的电场强度大小E0= = 。题图中左半球壳在M点产生的电场强度大小为E,则右半球壳在M点产生的电场强度大小E'=E0-E= -E,由对称性知,左半球壳在N点产生的电场强度大小也为 -E(对称法)。
微专题11　静电场中的图像问题1.v-t图像(1)根据v-t图像中速度变化、图线上某点的切线斜率确定电荷所受静电力的方向与大 小变化情况。(2)由静电力方向及电荷的电性确定电场的方向、电势高低及电势能变化情况。
 (1)描述电势随位移变化的规律,图像中可以直接判断各点电势的高低。(2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向,并结合电荷的电性分析电荷移动时电势 能的变化。
(3)根据E= ,可知φ-x图线切线的斜率反映电场强度,如图所示。
①点电荷的φ-x图像(取无限远处电势为0)。      ②两个等量异种点电荷连线上的φ-x图像。 
(4)电场中常见的φ-x图像
③两个等量同种点电荷的φ-x图像。   
 (1)描述电场强度随位移变化的规律。(2)电场强度E的正负表示电场强度的方向。E>0表示电场强度沿正方向;E<0表示电场 强度沿负方向。(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,“面积”的
正负表示始末两点电势的高低。(4)电场中常见的E-x图像①单一点电荷的E-x图像正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图像。 　     
      ③两个等量正点电荷的E-x图像。      
②两个等量异种点电荷的E-x图像。
4.Ep-x图像(1)描述电势能随位移变化的规律。(2)根据电势能的变化可以判断静电力做功的正负。(3)根据W=-ΔEp=Fx,Ep-x图线切线斜率k= = = =-F静电,即图线切线斜率的绝对值和正负分别表示静电力的大小和方向。
例    (2023届南通调研)如图所示,光滑斜面上等高处固定着两个等量正电荷,两电荷连 线的中垂线上有一带正电的小球。现将小球由静止释放,取两电荷连线中点为坐标原 点O,沿中垂线向下为正方向,取无穷远处电势为0,设小球在O点重力势能为0,则小球运 动过程中加速度a、重力势能Ep1、机械能E、电势能Ep2随位置x变化的关系图像可能 正确的是 (　    ) 
  解析    小球在O点以上向下运动时mg sin θ-qE=ma,从开始下滑到O点的过程中电场强度可能先增大后减小(电场强度最大的位置不确定),则加速度可能先减小后增大;在 O点时加速度a=g sin θ,在O点以下运动时mg sin θ+qE=ma,随电场强度先增大后减小, 则加速度先增大后减小,A正确。O点为重力势能零点,则重力势能Ep1=-mgx sin θ(点拨: 在小球向下运动的过程中,重力势能随位移线性减小),则O点上方重力势能为正,O点 下方重力势能为负,B错误。从开始到O点,静电力做负功,则机械能减少,从O点向下运 动时,静电力做正功,机械能增加,可知O点的机械能最小,C错误。两电荷连线的中垂线 上O点的电势最高,则带正电的小球在O点的电势能最大,根据ΔEp2=-EqΔx可知图线切 线的斜率的绝对值反映电场强度的大小,在O点的电场强度为0,则图像对应点的切线的斜率为0,D错误。
微专题12　带电粒子在交变场、叠加场、组合场中的运动　　带电粒子重力问题的处理:基本粒子及离子,例如电子、质子、α粒子等,因为质量 很小,重力比静电力小得多,可忽略不计;带电颗粒或微粒,例如尘埃、液滴、小球等,质 量较大,其重力一般情况下不能忽略。一、带电粒子在交变电场中的运动1.交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波等。带电粒子在交变电场中的运 动,通常只讨论电压的大小不变、方向周期性变化(例如方波)的情形。
2.解决带电粒子在交变电场中运动问题的方法
例1　在如图1所示的平行板电容器的两板间分别加如图2甲、乙所示的两种电压,开 始B板的电势比A板的电势高。在静电力作用下原来静止在两板中间的电子开始运 动。若两板间距足够大,且不计重力,试分析电子在两种交变电压作用下的运动情况, 并定性画出相应的v-t图像。 
  解析    t=0时,B板的电势比A板的电势高,在静电力作用下,电子向B板(设为正方向)做初速度为0的匀加速直线运动。对于题图甲所示的电压,在0~ T内电子沿正方向做初速度为0的匀加速直线运动, T~T内电子沿正方向做末速度为0的匀减速直线运动,然后周期性地重复前面的运动,其速度-时间图像如图(a)所示。对于题图乙所示电压,在0 ~ 内电子做类似图(a)0~T的运动, ~T内电子做反向先匀加速、后匀减速、末速度为0的直线运动,然后周期性地重复前面的运动,其速度-时间图像如图(b)所示。
 答案　见解析归纳总结    利用速度-时间图像分析带电粒子的运动过程时,必须注意的“五点”(1)带电粒子进入电场的时刻。(2)速度-时间图像的切线斜率表示加速度。(3)图线与时间轴围成的“面积”表示位移,且在时间轴上方围成的“面积”为正,在 时间轴下方围成的“面积”为负。(4)注意对称性和周期性变化关系的应用。(5)图线与时间轴有交点,表示此时速度可能改变方向。对运动很复杂、不容易画出速 度-时间图像的问题,应逐段分析求解。
二、带电粒子在重力场、电场的叠加场中的运动1.两种无约束叠加场类型(1)静电力与重力的合力与速度共线,物体做匀变速直线运动。(2)静电力与重力的合力与速度垂直,物体做类平抛运动。2.两种有约束叠加场类型(1)带电粒子沿着杆或斜面、地面等做直线运动①受力分析:既要考虑重力、弹力、摩擦力,还要考虑静电力的影响。②能量分析:既要考虑机械能与内能的变化,还要考虑电势能的变化。(2)带电粒子沿光滑圆轨道做圆周运动
①等效重力场在匀强电场和重力场中运动的物体,可将两个场的作用合二为一,用一个全新的“复 合场”来代替,即“等效重力场”。②“等效重力”及“等效重力加速度”在匀强电场中,将重力与静电力进行合成,如图所示,F合=G效,则“等效重力加速度”g效=  ,F合的方向即“等效重力”的方向,也是“等效重力加速度”的方向。 
③圆周运动中等效“最高点”和等效“最低点”的确定方法 
例2    (2023届常州一中检测)如图所示,在匀强电场中,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一个质量为m、电荷量为q的带正电小球。现使其在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动。AB、CD分别为圆的水平和竖直直径。已知电场方向斜向右上方且与水平方向夹角为45°(图中未画出),电场强度大小为 ,重力加速度为g。下列说法正确的是 (        )A.小球运动的最小速度为 B.小球运动到A点时的机械能最小C.小球运动到B点时的动能最大D.小球从C运动到D的过程中合力做功不为0
 模型建构    对处于A点的小球受力分析,合力为恒力,如图所示。过A点沿水平方向作一条直径,与圆的两个交点对应等效“最高点”与等效“最低点”。
  解析    由于电场方向斜向右上方且与水平方向夹角为45°,则静电力F=Eq= mg,则静电力和重力的合力大小为mg,方向水平向右,合力所在的直线与圆周的交点为速度 最小值的点和最大值的点,即A点(等效“最高点”)和B点(等效“最低点”)。小球在B 点时速度最大,动能最大。在A点,当细线上的拉力为0时,小球速度最小,则静电力和重 力的合力为小球做圆周运动提供向心力,mg=m ,可得vmin= ,故A错误,C正确。除重力和系统内弹力外其他力做的功等于系统机械能的增加量,如图所示,
小球从F到E,克服静电力做的功最多,机械能减少最多,所以运动到E点时机械能最小, 故B错误。由于细线上拉力不做功,静电力和重力的合力大小为mg,方向水平向右,从C 到B过程中,合力做功WCB=mgL,从B到D过程中,合力做功WBD=-mgL,所以从C运动到D的 过程中合力做功为0,故D错误。
三、带电粒子在组合场中的运动1.加速再偏转的组合场(1)加速电场:若加速电场为匀强电场,带电粒子做匀加速直线运动,可从动力学角度分 析,也可从能量角度分析,个别情况也可从动量角度分析。若加速电场为非匀强电场, 主要从能量角度分析。(2)偏转电场:带电粒子垂直进入匀强电场,做类平抛运动,垂直电场方向做匀速直线运 动,沿电场方向做匀加速直线运动。
(1)直线加速类型:如图所示,在相邻的金属管道缝隙间加速,在金属管道中匀速运动;常 用功能关系计算速度变化,利用运动学公式计算位移。 (2)平行板间交变电场类型:注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动 具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功 或确定与物理过程相关的边界条件。
(1)构造(如图所示) (2)工作原理: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 线打在荧光屏中央,在屏上产生一个亮点;XX'上所加的锯齿形电压叫扫描电压;YY'上 所加的是待显示的信号电压U,在屏上产生的竖直偏移y'与U成正比;当扫描电压和信 号电压的周期相同时,荧光屏上将出现一个稳定的图像。
例3　如图所示的装置是由粒子加速器和平移器组成的,平移器由两对水平放置、间 距为Δd的相同平行金属板构成,极板间距离和板长均为L。加速电压为U0,两对极板间 偏转电压大小相等均为U0,电场方向相反。质量为m、电荷量为+q的粒子无初速度地 进入加速电场,被加速器加速后,从平移器下板边缘水平进入平移器,最终从平移器上 板边缘水平离开,不计粒子的重力。下列说法正确的是 (　    ) 
A.粒子离开加速器时的速度v0= B.粒子通过左侧平移器时,竖直方向的位移y1= C.Δd与2L相等D.只增大加速电压,粒子将不能从平移器离开
  解题指导    (1)关键信息:不计粒子重力;先经过一个加速电场,后经过两个偏转电场。(2)运动过程分析:粒子在加速电场向右做加速运动;在两个偏转电场中沿水平方向做 匀速直线运动,沿竖直方向先向上加速后向上减速,离开时竖直速度变为0;在两个偏转 电场之间做匀速直线运动。