19、如图是示波器工作原理的示意图，电子经电压
U1从静止加速后垂直进入偏转电场，偏转电场的电
压为U2，两极板间距为d，极板长度为L，电子的
质量为m，电荷量为e.求：（1）电子经电压U1加速
后的速度；
（2）电子离开偏转电场U2时沿垂直极板方向偏移
的距离；
（3）电子离开偏转电场U2时的动能。
30、如下图所示为电子显示仪器(如示波器)的核心部件。如图所示,部分为加速装置，阴极产生的热电子由静止开始经加速电压u1加速后，进入板长为，间距为d，电压为u2的偏转区域，距偏转区域右侧为的位置是荧光屏，电子轰击荧光屏能够显示出光斑。依据上述信息，求：
(1)若偏转电压μ2为稳定的直流电压，试推导Y的表达式；
(2)若u2=kt，光斑在荧光屏上做什么运动?速度多大?
(3)若u2=βt2，光斑在荧光屏上做什么运动?加速度多大?
(4)若u2=umsinωt，光斑在荧光屏上的运动性质如何?光斑在荧光屏上的运动范围多大?
【解析】（1）电子的加速过程，由动能定理得
进入偏转电场后，平行于板的方向电子做匀速直线运动
垂直于板的方向做初速为0的匀加速直线运动，
电子射出平行板偏转电场后速度的偏向角为,
（设为沿方向的分速度）反向延长出射速度方向的直线，交原运动方向于点，则
,.
由于三角形相似得,
（2）若则
因为OP与时间成正比，所以光斑在萤光屏上做匀速直线运动，速度的大小等于时间前面的系数。即.
（3）若
光斑在萤光屏上做匀加速直线运动，加速度大小为
（4）若,
光斑在萤光屏上做简谐运动，如果频率足够高，则成一条竖直亮线，运动范围等于振幅的2倍，即
【点评】带电粒子在电场中的运动，平等板电容器是近几年高考中考查命题频率较高，且集中在带电粒子在电场中的运动、电场力做功与电势能的变化这几个知识点上，尤其是在与力学知识的结合中巧妙地把电场的概念、牛顿定律和功能关系等联系命题，对老先生能力有较好的测试作用，试题题型全面，一般是以选择和填空的形式出现，命题趋于综合能力的考查，且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿定律、功和能及交变电流等构成综合试题，考查分析问题能力、综合能力和用数学的方法解决物理问题的能力。，此类问题的解题关键是弄清粒子的运动过程，正确分析每个过程中粒子的受力情况，在根据受力情况找对应的运动规律，利用运动学方程解决问题
31、如图所示，在真空中有质子、氘核和α粒子都从O 点静止释放，经过相同加速电场和偏转电场
后，都打在同一个与OO￠垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。已知质子、氘核和α粒子质量之比为1:2:4, 电荷量之比为1:1:2，粒子的重力不计。下列说法中正确的是 ( C )
A ．质子、氘核和α粒子在偏转电场中运动时间之比为2:1:1
B ．三种粒子射出偏转电场时的速度相同
C ．在荧光屏上将只出现1个亮点
D ．偏转电场对质子、氘核和α粒子粒子做的功之比为1:2:2
如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电
的质点，由两水平极板正中，以相同的初速度V 0，先后垂直匀强电场射入，并分别落在负极板上甲、乙、丙三处，可以判定（A C ）
A ．甲处质点带正电，乙处质点不带电，丙处质点带负电
B ．三个质点在电场中的运动时间相等
C ．三个质点在电场中的加速度a 甲＞a 乙＞a 丙
D ．三个质点到达负极的动能
E 丙＞E 乙＞E
一、选择题
1、C
2、C
3、CD
4、C
5、CD
6、C
7、A
8、B
9、ACD
10、CD 11、AC 12、AB 13、C 14、AD
二、综合题
15、（1）粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离（侧向位移）：
y=
平抛与类平抛运动典型例题 1．如图所示，一高山滑雪运动员，从较陡的坡道上滑下，经过 A 点时速度v 0=16m/s ，A B 与水平成θ=530角。经过一小段光滑水平滑道 BD 从D 点水平飞出后又落在与水平面成倾角α＝37的斜坡上C 点．已知AB 两点间的距离 s 1=10m ，D 、C 两点间的距离为s 2=75m ，不计通过 B 点前后的速率变化，不考虑运动中的空气阻力。(取g =10m/s 2，sin370=0.6)求： (1)运动员从D 点飞出时的速度v D 的大小； (2)滑雪板与坡道间的动摩擦因数． 2、国家飞碟射击队进行模拟训练用如图 1的装置进行。被训练的运动员在高为H=20m 的塔顶，在地面上距塔的水平距离S 处有一电子抛靶装置。圆形靶以速度2v 竖直上抛。当靶被竖直上抛的同时，运动员立即用特制的手枪水平射击，子弹的速度 s m v /1001。不计人的反应时间、抛靶装置的高度和子弹在枪膛 中的运动时间，忽略空气阻力及靶的大小（ g=10m/s 2）。求：（1）当s 取值在什么范围内，无论v 2为何值都不能击中靶？（2）若s=100m ， v 2=20m/s ，请通过计算说明靶能否被击中？3、（14分）如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长 L = 0.1m ，两板间距离 d = 0.4 cm ，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在 下极板上．设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为 m = 2×10-6kg ，电量q = 1×10-8 C ，电容器电容为C =10-6 F ，取210m/s g ．求： （1）为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B 点之内，求微粒入射的初速度v 0的取值范围；（2）若带电微粒以第一问中初速度0v 的最小值入射，则最多能有多少个带电微粒落到下极板上？α B m,q d v 0 A L
高考物理专题汇编带电粒子在电场中的运动(一) 一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动 1．如图(a)所示，整个空间存在竖直向上的匀强电场（平行于纸面），在同一水平线上的两位置，以相同速率同时喷出质量均为m 的油滴a 和b ，带电量为+q 的a 水平向右，不带电的b 竖直向上．b 上升高度为h 时，到达最高点，此时a 恰好与它相碰，瞬间结合成油滴p ．忽略空气阻力，重力加速度为g ．求 (1)油滴b 竖直上升的时间及两油滴喷出位置的距离； (2)匀强电场的场强及油滴a 、b 结合为p 后瞬间的速度； (3)若油滴p 形成时恰位于某矩形区域边界，取此时为0t =时刻，同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的周期性变化的匀强磁场，磁场变化规律如图(b)所示，磁场变化周期为T 0（垂直纸面向外为正），已知P 始终在矩形区域内运动，求矩形区域的最小面积．（忽略磁场突变的影响） 【答案】（12h g 2h （2）2mg q ；P v gh = 方向向右上，与水平方向夹角为45° （3）2 0min 2 2ghT s π= 【解析】 【详解】 (1)设油滴的喷出速率为0v ，则对油滴b 做竖直上抛运动，有 2 002v gh =- 解得02v gh 000v gt =- 解得02h t g = 对油滴a 的水平运动，有 000x v t = 解得02x h = (2)两油滴结合之前，油滴a 做类平抛运动，设加速度为a ，有 qE mg ma -=，2 012 h at = ，解得a g =，2mg E q = 设油滴的喷出速率为0v ，结合前瞬间油滴a 速度大小为a v ，方向向右上与水平方向夹θ角，则 0a cos v v θ=，00tan v at θ=，解得a 2v gh =45θ=?
课后网 专题六：平抛运动和类平抛运动的处理 考点梳理 一、平抛运动 1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动． 2．性质：加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线． 3．基本规律：以抛出点为原点，水平方向(初速度v 0方向)为x 轴，竖直向下方向为y 轴，建立平面直角坐标系，则： (1)水平方向：做匀速直线运动，速度v x ＝v 0，位移x ＝v 0t . (2)竖直方向：做自由落体运动，速度v y ＝gt ，位移y ＝12 gt 2 . (3)合速度：v ＝v 2 x ＋v 2 y ，方向与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝v y v x ＝gt v 0 . (4)合位移：s ＝x 2 ＋y 2，方向与水平方向的夹角为α，tan α＝y x ＝gt 2v 0 . 1．[平抛运动的规律和特点]对平抛运动，下列说法正确的是 ( ) A ．平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动 B ．做平抛运动的物体，在任何相等的时间内位移的增量都是相等的 C ．平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D ．落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关 解析 平抛运动的物体只受重力作用，其加速度为重力加速度，故A 项正确；做平抛运动的物体，在任何相等的时间内，其竖直方向位移增量Δy ＝gt 2 ，水平方向位移不变，故B 项错误．平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，且落地时间t ＝ 2h g ，落地速度为v ＝v 2x ＋v 2y ＝v 2 0＋2gh ，所以C 项正确，D 项错误．
专题40 带电粒子在电场中类平抛运动和磁场中的偏转 高考命题潜规则解密40：带电粒子在电场中的类平抛运动、在磁场中的偏转 规则验证：2012年新课标理综第25题、2011全国理综第25题、2008天津理综第23题、2008宁夏理综第24题 命题规律：带电粒子在电场中的类平抛运动、在磁场中的偏转是带电粒子在电场磁场中运动的重要题型，是高考考查的重点和热点，一般以压轴题出现，难度大、分值高、区分度大。 命题分析 考查方式一考查带电粒子在倾斜边界电场中的类平抛运动、在磁场中的匀速圆周运动 【命题分析】电粒子在倾斜边界上的类平抛运动可迁移在斜面上的平抛运动问题的分析方法、在磁场中的匀速圆周运动可依据洛伦兹力等于向心力列方程解答。此类题难度中等。 典例1.（2012年新课标理综第25题）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b 3。现将点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为R 5 磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a 点射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B，不计重力，求电场强度的大小。
典例2（2011全国理综第25题）如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平向右射入I区。粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点P0的距离。粒子的重力可以忽略。 考查方式二考查带电粒子在电场中的类平抛运动、在有界磁场中的匀速圆周运
高中物理带电粒子在电场中的运动试题经典 一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动 1．如图所示，竖直面内有水平线MN 与竖直线PQ 交于P 点，O 在水平线MN 上，OP 间距为d ，一质量为m 、电量为q 的带正电粒子，从O 处以大小为v 0、方向与水平线夹角为θ＝60o的速度，进入大小为E 1的匀强电场中，电场方向与竖直方向夹角为θ＝60o，粒子到达PQ 线上的A 点时，其动能为在O 处时动能的4倍．当粒子到达A 点时，突然将电场改为大小为E 2，方向与竖直方向夹角也为θ＝60o的匀强电场，然后粒子能到达PQ 线上的B 点．电场方向均平行于MN 、PQ 所在竖直面，图中分别仅画出一条电场线示意其方向。已知粒子从O 运动到A 的时间与从A 运动到B 的时间相同，不计粒子重力，已知量为m 、q 、v 0、d ．求： (1)粒子从O 到A 运动过程中,电场力所做功W ； (2)匀强电场的场强大小E 1、E 2； (3)粒子到达B 点时的动能E kB ． 【答案】(1)2032W mv = (2)E 1＝2034m qd υ E 2＝2 033m qd υ (3) E kB ＝2 0143m υ 【解析】 【分析】 (1)对粒子应用动能定理可以求出电场力做的功。 (2)粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律可以求出电场强度大小。 (3)根据粒子运动过程，应用动能计算公式求出粒子到达B 点时的动能。 【详解】 (1) 由题知：粒子在O 点动能为E ko = 2 012 mv 粒子在A 点动能为：E kA =4E ko ，粒子从O 到A 运动过程，由动能定理得：电场力所做功：W=E kA -E ko =2 032 mv ； (2) 以O 为坐标原点，初速v 0方向为x 轴正向，
类平抛运动专题 一．类平抛运动 1.类平抛运动的受力特点:物体所受合力为恒力，且与初速度的方向垂直。 2.类平抛运动的运动特点 在初速度v0方向做匀速直线运动，在合外力方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=F/m。 3.类平抛运动的求解方法 (1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的匀加速直线运动，两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性。 (2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度分解为a x、a y，初速度v0分解为v x、v y，然后分别在x、y方向列方程求解。 4.平抛运动的几个结论 类平抛物体任意时刻瞬时速度偏角正切值为位移偏角正切值的两倍。 类平抛物体任意时刻瞬时速度方向的反向延长线必过匀速运动位移的中点 二、其他抛体运动等复杂运动的求解方式均为分解。 例1.海面上空490m高处,以240m/s的速度水平飞行的轰炸机正在追击一艘鱼雷快艇,该艇正以25m/s 的速度与飞机同方向行驶,问飞机应在鱼雷艇后面多远处投下炸弹,才能击中该艇? 例2.小球以15 m/s的水平初速度向一倾角为37°的斜面抛出，飞行一段时间后，恰好垂直撞在斜面上.求：（1）小球在空中的飞行时间；（2）抛出点距落球点的高度.（g=10 m/s2） 例3.从倾角为α的斜面上同一点，以大小不等的初速度v1和v2(v1>v2)沿水平方向抛出两个小球，两个小球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面的夹角分别为β1和β2，则 A．β1>β2B．β1<β2C．β1＝β2D．无法确定
例4.两平行金属板A 、B 水平位置，一个质量为kg m 6105-?=的带电微粒，以s m v /20=的水平速 度从两板正中位置射入电场，如图所示，A 、B 两板间距离cm d 4=，板长cm L 10= 1.当A 、B 间的电压V U AB 1000=时，微粒恰好不偏转沿图中直线射 出电场，求粒子的电量和电性 2.令B 板接地，俗使该微粒射出偏转电场，求A 板所加电势的范围。 例5: 如图所示，电场强度为E ，方向与+x 轴成1350角。现有电荷量为q ，质量为m 的一个重力不计的负离子从原点O 以初速v 0射出，v 0与+x 轴成450角，求离子通过x 轴的坐标及在该处的速率。 解：设落到x 轴上时用时为t ，则有： 例6.在如图所示的空间坐标系中，y 轴的左边有一匀强电场，场强大小为E ，场强方向跟y 轴负向成30°，y 的右边有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ．现有一质子，以一定的初速度v 0，在x 轴上坐标为x 0=10cm 处的A 点，第一次沿x 轴正方向射入磁场，第二次沿x 轴负方向射入磁场，回旋后都垂直于电场方向射入电场，最后又进入磁场。求： （1）质子在匀强磁场中的轨迹半径R ； （2）质子两次在磁场中运动时间之比； （3）若第一次射入磁场的质子经电场偏转后，恰好从第二次射入磁 场的质子进入电场的位置再次进入磁场，试求初速度v 0和电场 强度E 、磁感应强度B 之间需要满足的条件。 N A B M v 0 E y x O 450 1350
带电粒子在电场中的运动导学案 【学习目标】 1.会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题. 2.能够用类平抛运动分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题. 3.知道示波管的主要构造和工作原理． 【自主预习】 一、带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到重力的作用一般远_____静电力，故可以_______． 2．带电粒子的加速： (1)运动分析：带电粒子从静止释放，将沿________方向在匀强电场中做匀加速运动． (2)末速度大小：根据qU ＝________得v=_______ 二、带电粒子的偏转 如图所示，质量为m 、带电荷量为q 的基本粒子(忽略重力)，以初速度v 0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l ，极板间距离为d ，极板间电压为U . 1．运动性质： (1)沿初速度方向：速度为______的________运动． (2)垂直v 0的方向：初速度为零的_________． 2．运动规律： (1)偏移距离：因为t ＝________，a ＝______，所以偏移距离y ＝12 at 2＝________. (2)偏转角度：因为v y ＝at ＝____________，所以tan θ＝v y v 0 ＝_______. 【自主预习参考答案】一、1．小于，忽略． 2．：(1)电场力．(2)12mv 2，2qU m . 二、1．(1)v 0、匀速直线运动．(2)匀加速直线运动． 2．(1)l v 0，a ＝qU md ，qUl 22mv 02d .(2)qUl mv 0d ，qUl mdv 02 . 【问题探究】 一、带电粒子的加速
1.3 研究斜抛运动 同步练习（沪科版必修2） 1．做斜抛运动的物体( ) A ．水平分速度不变 B ．加速度不变 C ．在相同的高度处有相同的速度 D ．经过最高点时，瞬时速度为零 解析：选AB.斜抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，A 正确．在运动过程中只受到重力作用，合外力恒定则加速度不变，B 正确．水平方向速度不变，竖直方向在上升和下降的过程中，同一个位置速度大小相等，但是方向不相同，所以在相同高度速度大小相等，但是方向不一样，C 错．在最高点竖直方向的速度减到零，但有水平方向的速度，D 错． 2．某同学在篮球场地上做斜上抛运动实验，设抛出球的初速度为20 m/s ，抛射角分别为30°、45°、60°、75°，不计空气阻力，则关于球的射程，以下说法中正确的是( ) A ．以30°角度抛射时，射程最大 B ．以45°角度抛射时，射程最大 C ．以60°角度抛射时，射程最大 D ．以75°角度抛射时，射程最大 解析：选B.根据射程公式X ＝v 20 sin2θg 可知，当抛射角为45°时，射程最大． 3. 以相同的初速率、不同的抛射角抛出三个小球A 、B 、C ，三球在空中的运动轨迹如图1－3－3所示，下列说法中正确的是( ) 图1－3－3 A ．A 、 B 、 C 三球在运动过程中，加速度都相同 B ．B 球的射程最远，所以最迟落地 C ．A 球的射高最大，所以最迟落地 D ．A 、C 两球的射程相等，两球的抛射角互为余角，即θA ＋θC ＝π 2 解析：选ACD.A 、B 、C 三球在运动过程中，只受到重力作用，具有相同的加速度g ，故选项A 正确；斜抛运动可以分成上升和下落两个过程，下落过程就是平抛运动，根据平抛运动在空中运动的时间只决定于抛出点的高度可知，A 球从抛物线顶点落至地面所需的时间最长，再由对称性可知，斜抛物体上升和下落时间是相等的，所以A 球最迟落地，选项C 正确，B 错误；已知A 、C 两球的射程相等，根据射程公式X ＝v 20sin2θ g 可知，sin2θA ＝sin2θC ， 在θA ≠θC 的情况下，必有θA ＋θC ＝π 2 ，选项D 正确． 4．一位田径运动员在跳远比赛中以10 m/s 的速度沿与水平面成30°的角度起跳，在落到沙坑之前，他在空中滞留的时间约为(g 取10 m/s 2)( ) A ．0.42 s B ．0.83 s C ．1 s D ．1.5 s 解析：选C.起跳时竖直向上的分速度
高中物理带电粒子在电场中的运动试题类型及其解题技巧及解析 一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动 1．利用电场可以控制电子的运动，这一技术在现代设备中有广泛的应用，已知电子的质量为m ，电荷量为e -，不计重力及电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应． （1）在宽度一定的空间中存在竖直向下的匀强电场，一束电子以相同的初速度0v 沿水平方向射入电场，如图1所示，图中虚线为某一电子的轨迹，射入点A 处电势为A ?，射出点B 处电势为B ?． ①求该电子在由A 运动到B 的过程中，电场力做的功AB W ； ②请判断该电子束穿过图1所示电场后，运动方向是否仍然彼此平行？若平行，请求出速度方向偏转角θ的余弦值cos θ（速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角）；若不平行，请说明是会聚还是发散． （2）某电子枪除了加速电子外，同时还有使电子束会聚或发散作用，其原理可简化为图2所示．一球形界面外部空间中各处电势均为1?，内部各处电势均为221()???>，球心位于z 轴上O 点．一束靠近z 轴且关于z 轴对称的电子以相同的速度1v 平行于z 轴射入该界面，由于电子只受到在界面处法线方向的作用力，其运动方向将发生改变，改变前后能量守恒． ①请定性画出这束电子射入球形界面后运动方向的示意图（画出电子束边缘处两条即可）； ②某电子入射方向与法线的夹角为1θ，求它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角2θ的正弦值2sin θ． 【答案】（1）①()AB B A W e ??=- ②是平行； ()0 20cos 2B A v v e v m θ??= =-+
（2）① ② ( )11 22211 sin 2e v m θ??= -+ 【解析】 【详解】 （1）①AB 两点的电势差为AB A B U ??=- 在电子由A 运动到B 的过程中电场力做的功为()AB AB B A W eU e ??=-=- ②电子束在同一电场中运动，电场力做功一样，所以穿出电场时，运动方向仍然彼此平行，设电子在B 点处的速度大小为v ，根据动能定理 2201122 AB W mv mv = - 0cos v v θ= 解得： ()0 20 cos 2B A v v e v m θ??= =-+ （2）①运动图如图所示： ②设电子穿过界面后的速度为2v ，由于电子只受法线方向的作用力，其沿界面方向的速度不变，则1122sin sin θθ=v v 电子穿过界面的过程，能量守恒则： 2211221122mv e mv e ??-=- 可解得：()212212e v v m ??-=+ 则 ()1122211sin 2e v m θ??= -+ 故本题答案是：（1）①()AB B A W e ??=- ② ()0 20 cos 2B A v v e v m θ??= =-+
类平抛运动 在具体的物理情景中，常把复杂的曲线运动，分解成几个简单的直线运动来处理．用类似平抛运动的解决方法解决问题，例如带电粒子在电场中的偏转运动等．解决此类问题要正确理解合运动与分运动的关系： 1．等时性：合运动与分运动经历的时间相等．即同时开始，同时进行，同时停止． 2．独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其它分运动的影响． 3．等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果． 【例2】如图5-1-9所示，将质量为m 的小球从倾角为θ的光滑斜面上A 点以速度v 0水平抛出（即v 0∥CD ），小球运动到B 点，已知A 点的高度h ，则小球到达B 点时的速度大小为______. 解析：小球在光滑斜面上做类平抛运动，沿斜面向下的加速度a =g si n θ 由A 运动至B 的时间为t 沿斜面向下的位移为 θ sin h =2 1at 2 所以t =θ sin 2a h = g h 2sin 1θ 小球到达B 点的水平速度为v B .沿斜面向下的速度为 v y =at =g si n θ·g h 2sin 1θ =gh 2 故小球在B 点的速度为 v =220y v v +=gh v 220+． 针对练习 1、如图，斜面上有a ，b ，c ，d 四个点，ab=bc=cd ，从a 点正上方o 点以速度v 水平抛出一个小球，它落在斜面上b 点，若小球从o 点以速度2v 水平抛出，不计空气阻力，则它落在斜面上的（ ） A ．b 与c 之间某一点 B ．c 点 C ．c 与d 之间某一点 D ．d 点 2．物体从某一高处平抛，其初速度为V 0，落地速度为V ，不计阻力，则物体在空中飞行时间为( ) A ． v v g 202 2- B ． v v g 20 2 - C ．v v g -02 D ．v v g 02-
类平抛运动 类平抛运动与平抛运动的运动规律相同，所以处理方法也是分解成两个相互垂直方向上的分运动，不同之处是匀变速直线运动的加速度应根椐题设具体情况确定． 一、竖直平面内的类平抛运动 例1、质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升，若飞机在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)。今测得当飞机在水平方向的位移为l时，它的上升高度为h，求：飞机受到的升力大小． 解析：飞机起飞的过程中，水平方向做匀速直线运动，竖直向上做初速度为零的匀加速直线运动，属于类平抛运动，轨迹如图1所示，可以用平抛运动的研究方法来求解． 飞机在水平方向上做匀速直线运动，则运动l所用时间为。 飞机水平运动l与竖直上升h用时相同，而飞机竖直向上做初速度为零的匀加速直线运动。 据可得 由牛顿第二定律得飞机受到的升力大小为 二、倾斜平面内的类平抛运动 例2、如图2所示，光滑斜面长为a，宽为b，倾角为θ．一物体从斜面上方P点水平面射入，而从斜面下方顶点Q离开斜面，求入射初速度． 解析：物体在斜面上只受重力和支持力，合外力为mgsinθ．由牛顿第二定律可得物体运 动的加速度为gsinθ．方向沿斜面向下，由于初速度方向与加速度方向垂直，故物体
在斜面上做类平抛运动，在水平面方向上以初速度做匀速运动，沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动． 在水平方位移为 沿斜面下位移为 则 三、水平面内的类平抛运动 例3、在光滑水平面上，一个质量为2kg的物体从静止开始运动，在前5s受到一个正东方向大小为4N的水平恒力作用，从第5s末开始改受正北方向大小为2N的水平面恒力作用了10s，求物体在15s末的速度及位置? 解析：设起始点为坐标原点O，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向建立直角坐标系xOy，物体在前5s内由坐标原点起向东沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，其 加速度为，方向沿x轴正向，5s内物体沿x轴方向的位移为 ，到达P点，5s末速度为。 从第5s末开始，物体做类平抛运动，参与两个分运动，一是沿x轴正方向做速度为10m ／s的匀速运动，经10s其位移。 二是沿y轴正方向做初速度为零的匀加速运动，其加速度为，经10s其位移为 沿y轴正方向的速度为 令15s末物体到达Q点，则 方向东偏北， 15s末的速度为
模型组合讲解——类平抛运动模型 邱爱东 ［模型概述］ 带电粒子在电场中的偏转是中学物理的重点知识之一，在每年的高考中一般都与磁场综合，分值高，涉及面广，同时相关知识在技术上有典型的应用如示波器等，所以为高考的热点内容。 ［模型讲解］ 例. （2005年常州调研）示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形，它的工作原理可等效成下列情况：如图1（甲）所示，真空室中电极K发出电子（初速不计），经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长为L，两板间距离为d，在两板间加上如图1（乙）所示的正弦交变电压，周期为T，前半个周期内B板的电势高于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内，电场视作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线（图中虚线）垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时，使屏以速度v沿负x方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做同样的匀速运动。（已知电子的质量为m，带电量为e，不计电子重力）求： （1）电子进入AB板时的初速度； （2）要使所有的电子都能打在荧光屏上（荧光屏足够大），图1（乙）中电压的最大值U0需满足什么条件？ （3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？ x 坐标系中画出这个波形。 计算这个波形的峰值和长度，在如图1（丙）所示的y 图1（丙）
解析：（1）电子在加速电场中运动，据动能定理，有 m eU v mv eU1 1 2 1 1 2 2 1 = =，。 （2）因为每个电子在板A、B间运动时，电场均匀、恒定，故电子在板A、B间做类平抛运动，在两板之外做匀速直线运动打在屏上，在板A、B间沿水平方向的分运动为匀速运动，则有：t v L 1 = 竖直方向，有2 2 1 'at y=，且 md eU a=，联立解得： 2 1 2 dv 2 ' m eUL y= 只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上，则所有电子都能打在屏上，所以： 2 1 2 2 1 2 2 2 2 ' L U d U d mdv L eU y m < < =， （3）要保持一个完整波形，需要隔一个周期T时间回到初始位置，设某个电子运动轨 迹如图2所示，有 ' ' tan 2 1 1 L y mdv eUL v v = = =⊥ θ又知 2 1 2 2 ' mdv eUL y=，联立得 2 ' L L= 图2 由相似三角形的性质，得： ' 2/ 2 y y L D L = + ，则 1 4 ) 2 ( dU LU D L y + = 峰值为v dU 4 LU ) D 2 L( y 1 m + = 波形长度为vT x= 1 ，波形如图3所示。 图3
高考热点专题——平抛和类平抛运动 当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动，被称为平抛运动。其轨迹为抛物线，性质为匀变速曲线运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。广义地说，当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时，做类平抛运动。 平抛运动是日常生活中常见的运动，并且这部分知识还常与电学知识相联系，以解决带电粒子在电场中的运动问题，因此，多年来，平抛运动一直是高考的热点，今后，将仍然是高考的热点。用分解平抛运动的方法解决带电粒子在电场中的运动，以及将实际物体的运动抽象成平抛运动模型并做相应求解，将是高考的必然趋势。 一、正确理解平抛运动的性质 （一）从运动学的角度分析 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，以物体的出发点为原点，沿水平和竖直方向建立xOy坐标，如图所示： 则水平方向和竖直方向的分运动分别为 水平方向 竖直方向 平抛物体在时间t内的位移s可由③⑥两式推得 位移的方向与水平方向的夹角由下式决定
平抛物体经时间t时的瞬时速度v t可由②⑤两式推得 速度v t的方向与水平方向的夹角可由下式决定 （二）从动力学的角度分析 对于平抛运动的物体只受重力作用，尽管其速度大小和方向时刻在改变，但其运动的加速度却恒为重力加速度g，因而平抛运动是一种匀变速曲线运动。 平抛运动中，由于仅有重力对物体做功，因而若把此物体和地球看作一个系统，则在运动过程中，系统每时每刻都遵循机械能守恒定律。应用机械能守恒定律分析、处理此类问题，往往比单用运动学公式方便、简单得多。 二、平抛运动的几个重要问题 （1）平抛物体运动的轨迹：抛物线 由③⑥两式，消去t，可得到平抛运动的轨迹方程为。 可见，平抛物体运动的轨迹是一条抛物线。 （2）一个有用的推论：平抛物体任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。 证明：设物体被抛出后ts末时刻，物体的位置为P，其坐标为x t（ts内的水平位移）和y t （ts内的下落高度）；ts末的速度v t的坐标分量为v x、v y，将v t速度反向延长交x轴于x＇，如图： 则
专题4 类平抛运动的处理方法 【命题思想】近年除直接考查平抛之外，更多的是借用其处理方法，以带电粒子在电场中的运动的形式加以展示，因此综合性也较强，把握平抛运动的基本规律是关键。 【问题特征】物体运动的轨迹为一抛物线．一般为是电磁场中的综合问题。 【处理方法】分析物体所受的外力，其合外力恒定，合外力的方向跟初速度方向垂直。沿初速度的方向上物体做匀速直线运动，沿合外力的方向上做匀加速直线运动。 【考题展示】 1．（08年全国1）如图所示，一物体自倾角为θ的固定斜面顶 端沿水平方向抛出后落在斜面上。物体与斜面接触时速度与水 平方向的夹角φ满足 ( ) A ．tanφ=sinθ B ．tanφ=cosθ C ．tanφ=tanθ D ．tanφ=2tanθ 2．（08年江苏）如图所示，粗糙的斜面与光滑的水平面相连接，滑块沿水平面以速度v 0运动．设滑块运动到A 点的时刻为t=0，距A 点的水平距离为x ，水平速度为v 0．由于v 0不同，从A 点到B 点的几种可能的运动图象如下列选项所示，其中表示摩擦力做功最大的是( ) 3．（07年海南）一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。两个比荷（即粒子的电荷量与质量之比）不同的带正电的粒子a 和b ，从电容器边缘的P 点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a 和b 与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2．若不计重力，则a 和b 的比荷之比是（ ） A ．1∶2 B ．1∶1 C ．2∶1 D ．4∶1 4（08年海南）一置于桌面上质量为M 的玩具炮，水平发射质量为m 的炮弹．炮可在水平方向自由移动．当炮身上未放置其它重物时，炮弹可击中水平地面上的目标A ；当炮身上固定一质量为M 0的重物时，在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B ．炮口离水平地面的高度为h ．如果两次发射时“火药”提供的机械能相等，求B 、A 两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比。
课后网专题六：平抛运动和类平抛运动的处理 考点梳理 一、平抛运动 1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动． 2．性质：加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线． 3．基本规律：以抛出点为原点，水平方向(初速度v0方向)为x轴，竖直向下方向为y轴，建立平面直角坐标系，则： (1)水平方向：做匀速直线运动，速度v x＝v0，位移x＝v0t. (2)竖直方向：做自由落体运动，速度v y＝gt，位移y＝1 2gt 2.
(3)合速度：v ＝v 2x ＋v 2y ，方向与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝v y v x ＝gt v 0. (4)合位移：s ＝x 2＋y 2，方向与水平方向的夹角为α，tan α＝y x ＝gt 2v 0. 1．[平抛运动的规律和特点]对平抛运动，下列说法正确的是 ( ) A ．平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动 B ．做平抛运动的物体，在任何相等的时间内位移的增量都是相等的 C ．平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D ．落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关 解析 平抛运动的物体只受重力作用，其加速度为重力加速度，故A 项正确；做平抛运动的物体，在任何相等的时间内，其竖直方向位移增量Δy ＝gt 2，水平方向位移不变，故B 项错误．平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，且落地时间t ＝ 2h g ，落地速度为v ＝v 2x ＋v 2y ＝v 2 0＋2gh ，所以C 项正确，D 项错误． 2、[利用分解思想处理平抛运动]质点从同一高度水平抛出，不计空气阻力，下列说法正确的是 ( ) A ．质量越大，水平位移越大 B ．初速度越大，落地时竖直方向速度越大 C ．初速度越大，空中运动时间越长 D ．初速度越大，落地速度越大 解析 物体做平抛运动时，h ＝1 2gt 2，x ＝v 0t ， 则t ＝ 2h g ，所以x ＝v 0 2h g ，故A 、C 错误． 由v y ＝gt ＝2gh ，故B 错误． 由v ＝v 20＋v 2y ＝v 2 0＋2gh ， 则v 0越大，落地速度越大，故D 正确．
模型16 电场中的类平抛(解析版) 1.运动情况:如果带电粒子以初速度v0垂直电场强度方向进入匀强电场中,则带电粒子在电场中做类平抛运动,如图所示。 2.处理方法:将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动。根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。 3.基本关系式:运动时间t=,加速度a===,偏转量y=at2=,偏转角θ的正切值tan θ===。 4.带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)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。 证明:由qU1=m y=at2=·· tan θ= 得y=,tan θ=。 (2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的
中点,即O到偏转电场边缘的距离为。 5.带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系 带电粒子的末速度v也可以从能量的角度进行求解:qU y=mv2-m,其中U y=y,指初、末位置间的电势差。 【典例1】图示为示波管的工作原理图:电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d,y为电子离开偏转电场时发生的偏转距离。取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度,即(该比值越大则灵敏度越高),则下列方法可以提高示波管的灵敏度的是()。 A.增大U1 B.增大U2 C.减小L D.减小d 【答案】D 【解析】由y=知D正确 【变式训练1】(多选)如图甲所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上。整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么()。
高二物理专题二：带电粒子在电场中的类平抛运动 我们可以用研究平抛运动分解法分析带电粒子偏转问题，分析时要分解为两个方向：垂直于电场方向是保持v 0的匀速直线运动.此运动决定带电粒子通过电场的时间；平行于电场方向是a= dm qU 的匀加速直运动.那么，带电粒子飞出电场的时间： t = v l 带电粒子在离开电场时竖直偏 移距离: y = 2 1 at 2 = 2 22mdv U ql 带电粒子离开电场时竖直方向的分速度: v ⊥=at = mdv qlU 带电粒子离开电场时偏转的角 度Φ的正切值:tg Φ=0v v =20 mdv qlU 例如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y 和Y ′，板间距离为d ，在两板间加以电压U 。现有一质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以水平速度v 0射入电场中，求： (1)带电粒子在电场中的运动及运动方程 (2)带电粒子飞过电场的时间： (3)带电粒子离开电场时偏转的侧位移： (4)带电粒子离开电场时的速度大小 (5)带电粒子离开电场时的偏角 (6)带电粒子射出偏转电场后打到荧光屏上 1、带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用）B A ．电势能增加，动能增加 B ．电势能减小，动能增加 C ．电势能和动能都不变 D ．上述结论都不正确 2、原来都是静止的质子和α粒子，经过同一电压的加速电场后，它们的速度大小之比为( ). (A) (B)1:2 (C) (D)1:1 3、如图所示，在两块带电平行金属板间，有一束电子沿Ox 轴方向射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD.已知OA=AB ，则电子在OC 段和CD 段动能的增加量之比△E kC :△E kD 为( ) (A)1:4 (B)1:3 (C)1:2 (D)1:1 图1
邱爱东 ［模型概述］ 带电粒子在电场中的偏转是中学物理的重点知识之一，在每年的高考中一般都与磁场综合，分值高，涉及面广，同时相关知识在技术上有典型的应用如示波器等，所以为高考的热点内容。 ［模型讲解］ 例?（2005年常州调研）示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测 的电压波形，它的工作原理可等效成下列情况：如图 1 （甲）所示，真空室中电极K发出电 子（初速不计），经过电压为U i的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长为L,两板间距离为d,在两板间加上如图1 （乙）所示的正弦交变电压，周期为T,前半个周期内B板的电势高于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内，电场视作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距 D处有一个与两板中心线（图中虚线）垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时，使屏以速度v沿负x方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做同样的匀速运动。（已知电子的质量为m, 带电量为e,不计电子重力）求： 图M甲）團1（乙） （1 ）电子进入AB板时的初速度； （2）要使所有的电子都能打在荧光屏上（荧光屏足够大），图1 （乙）中电压的最大值U o需满足什么条件？ （3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？ 计算这个波形的峰值和长度，在如图 1 （丙）所示的x y坐标系中画出这个波形。 图1 （丙）
1 12eU 解析：(1 )电子在加速电场中运动，据动能定理，有 eU , mvi, v , 1 。 2 \ m (2)因为每个电子在板 A 、B 间运动时，电场均匀、恒定，故电子在板 A 、B 间做类平 抛运动，在两板之外做匀速直线运动打在屏上，在板 A 、B 间沿水平方向的分运动为匀速运 动，则有：L v ,t 竖直方向，有Y 詳2，且a md ，联立解得: ,eUL 2 Y 2mdv ,2 只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上，则所有电子都能打在屏上，所以: ［模型要点］ 带电粒子的类平抛运动模型其总体思路为运动的分解 Y m eU o L 2 2mdq 2 d ，U o 2 2 2d U i (3) 要保持一个完整波形, 迹如图2所示，有tan 需要隔一个周期 T 时间回到初始位置，设某个电子运动轨 ，联立得L'- 2 由相似三角形的性质, 得: L D 2 L/2 (L 2D)LU 4dU , 峰值为 y m (L 2D)LU o v 4dU , 波形长度为 x , vT ，波形如图3所示。 v , 图3
高中物理带电粒子在电场中的运动技巧(很有用)及练习题 一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动 1．如图所示，竖直面内有水平线MN 与竖直线PQ 交于P 点，O 在水平线MN 上，OP 间距为d ，一质量为m 、电量为q 的带正电粒子，从O 处以大小为v 0、方向与水平线夹角为θ＝60o的速度，进入大小为E 1的匀强电场中，电场方向与竖直方向夹角为θ＝60o，粒子到达PQ 线上的A 点时，其动能为在O 处时动能的4倍．当粒子到达A 点时，突然将电场改为大小为E 2，方向与竖直方向夹角也为θ＝60o的匀强电场，然后粒子能到达PQ 线上的B 点．电场方向均平行于MN 、PQ 所在竖直面，图中分别仅画出一条电场线示意其方向。已知粒子从O 运动到A 的时间与从A 运动到B 的时间相同，不计粒子重力，已知量为m 、q 、v 0、d ．求： (1)粒子从O 到A 运动过程中,电场力所做功W ； (2)匀强电场的场强大小E 1、E 2； (3)粒子到达B 点时的动能E kB ． 【答案】(1)2032W mv = (2)E 1＝2034m qd υ E 2＝2 033m qd υ (3) E kB ＝2 0143m υ 【解析】 【分析】 (1)对粒子应用动能定理可以求出电场力做的功。 (2)粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律可以求出电场强度大小。 (3)根据粒子运动过程，应用动能计算公式求出粒子到达B 点时的动能。 【详解】 (1) 由题知：粒子在O 点动能为E ko = 2 012 mv 粒子在A 点动能为：E kA =4E ko ，粒子从O 到A 运动过程，由动能定理得：电场力所做功：W=E kA -E ko =2 032 mv ； (2) 以O 为坐标原点，初速v 0方向为x 轴正向，
带电粒子在电场中的运动 1、带电粒子在匀强电场中作类平抛运动， U 、 d 、 l 、 m 、 q 、 v 0 已知。 (1)穿越时间: (2)末速度: (3)侧向位移: （4）偏角： 2、如图所示，三个质最相等的，分别带正电、负电和不带电的小球，以相同速率在带电平行金属板的P 点沿垂直于电场方向射入电场，落在A 、B 、C 三点，则( ) (A)落到A 点的小球带正电、落到B 点的小球带负电、落到C 点的小球不带电 (B)三小球在电场中运动时间相等 (C)三小球到达正极板的动能关系是E kA ＞E kB ＞E kC (D)三小球在电场中的加速度关系是a C ＞a B ＞a A 3、一束初速不计的电子流在经U =5000V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d =1.0cm ，板长l =5.0cm ，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？ 4、如图1-79所示，质量m ＝5.0X10-8 千克的带电粒子，以初速Vo=2m/s 的速度从水平放置的平行金属板A 、B 的中央， 水平飞入电场，已知金属板长0.1m ，板间距离d ＝2X10-2 m ，当UAB=1000V 时，带电粒子恰好沿直线穿过电场，若两极板间的电势差可调，要使粒子能从两板间 飞出，UAB 的变化范围是多少?(g 取10m ／s2 ) 能量转换 5、如图，一质量m =1×10-6kg ，带电量q = -2×10-8C 的微粒以初速度v 0竖直 向上从A 点射入一水平向右的匀强电场，当微粒运动到比A 高2cm 的B 点时速度大小也是v 0，但方向水平，且AB 两点的连线与水平方向的夹角 为45o，g 取10m/s 2，求：匀强电场的场强E 的大小。