1．填一填(1)運動狀態(tài)利用電場使帶電粒子加速時，帶電粒子的速度方向與 的方向相同或相反。(2)兩種分析思路①利用 結合勻變速直線運動公式分析，適用于解決的問題屬于 ，且涉及運動時間等描述運動過程的物理量。②利用靜電力做功結合 定理來分析，適用于問題只涉及位移、速率等動能定理公式中的物理量或非勻強電場的情景。
2．判斷(1)基本粒子所受重力比電場力小得多，可以忽略不計。 ( )(2)帶電粒子在電場中運動時，電場力對粒子一定做正功。 ( )(3)電場力對帶電粒子做正功時，粒子的動能一定增大。 ( )
3．想一想如圖10.5--1所示，M和N是勻強電場中的兩個等勢面，相距為d，電勢差為U，一質量為m(不計重力)、電荷量為－q的粒子，以速度v0通過等勢面M射入兩等勢面之間，則該粒子穿過等勢面N的速度是多少？
1．填一填(1) 偏轉條件：帶電粒子受到的靜電力方向跟速度方向 同一直線。(2)運動軌跡：在勻強電場中，帶電粒子的初速度方向跟電場方向垂直時，運動軌跡是一條 ，類似 運動的軌跡。分析思路：跟分析平拋運動是一樣的，不同的僅僅是平拋運動物體所受的是 ，帶電粒子所受的是 。
2．判斷(1)帶電粒子在勻強電場中一定做勻變速運動。 ( )(2)帶電粒子垂直進入電場后偏轉過程中的動能是不斷增加的。 ( )(3)帶電粒子垂直進入電場后沿初速度方向做勻速直線運動，沿靜電力方向做初速度為零的勻加速直線運動。 ( )
3．想一想如圖10.5--2所示，帶電粒子(不計重力)從兩極板中間垂直電場線方向進入電場，在電場中的運動時間與什么因素有關？圖10.5--2
[問題驅動]如圖10.5--3所示，平行板電容器兩板間的距離為d＝5 cm，電勢差為U＝20 V。一質量為m、帶電荷量為q的α粒子，在電場力的作用下由靜止開始從正極板A向負極板B運動。
(1)比較α粒子所受電場力和重力的大小，說明重力能否忽略不計(α粒子質量是質子質量的4倍，即m＝4×1.67×10－27 kg，電荷量是質子的2倍)。提示：α粒子所受電場力大、重力??；因重力遠小于電場力，故可以忽略重力。(2)α粒子的加速度是多大(結果用字母表示)？在電場中做何種運動？
(3)計算α粒子到達負極板時的速度大小。(結果用字母表示，嘗試用不同的方法求解)
【重難釋解】1．帶電粒子的分類及受力特點(1)電子、質子、α粒子、離子等基本粒子，一般都不考慮重力。(2)質量較大的微粒：帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等，除有說明或有明確的暗示外，處理問題時一般都不能忽略重力。2．分析帶電粒子在電場力作用下加速運動的兩種方法(1)利用牛頓第二定律F＝ma和運動學公式，只能用來分析帶電粒子的勻變速運動。
[遷移·發(fā)散]上述典例中，若質子剛好不能從右側金屬板上小孔中射出，其他條件不變，則金屬板之間的電場強度為多大？方向如何？
【素養(yǎng)訓練】1.(多選)如圖10.5--5所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，當?shù)竭_B極板時速度為v，保持兩板間電壓不變，則 (　　)A．當增大兩板間距離時，v增大 B．當減小兩板間距離時，v增大C．當改變兩板間距離時，v不變D．當增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間也增大
2．(多選) 如圖10.5--6所示，從F處釋放一個無初速度的電子向B板方向運動，則下列對電子運動的描述中正確的是(設電源電壓為U) (　　)A．電子到達B板時的動能是eUB．電子從B板到達C板動能變化量為零C．電子到達D板時動能是3eU D．電子在A板和D板之間做往復運動
解析：由eU＝EkB可知，電子到達B板時的動能為eU，A正確；因B、C兩板間電勢差為0，故電子從B板到達C板的過程中動能變化量為零，B正確；電子由C到D的過程中電場力做負功，大小為eU，故電子到達D板時速度為零，然后又返回A板，以后重復之前的運動，C錯誤，D正確。答案：ABD
[問題驅動]如圖10.5--7所示，質量為m、電荷量為q的帶正電粒子以初速度v0垂直于電場方向射入兩極板間，最終粒子能夠射出兩極板間的電場，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強電場，已知板長為l，板間電壓為U，板間距為d，不計粒子的重力。圖10.5--7
(2)求粒子通過電場的時間及粒子離開電場時水平方向和豎直方向的速度，及合速度與初速度方向的夾角θ的正切值。
[遷移·發(fā)散]上述典例中，若使電子打到下極板中間，其他條件不變，則兩個極板上需要加多大的電壓？
帶電粒子在電場中運動問題的處理方法帶電粒子在電場中運動的問題實質上是力學問題的延續(xù)，從受力角度看，帶電粒子與一般物體相比多受到一個電場力；從處理方法上看，仍可利用力學中的規(guī)律分析，如選用平衡條件、牛頓運動定律、動能定理、功能關系、能量守恒等。
【素養(yǎng)訓練】3．如圖10.5--10所示，從熾熱的金屬絲逸出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場加速后從兩極板中間垂直射入偏轉電場。電子的重力不計。在滿足電子能射出偏轉電場的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉角變大的是 (　　)圖10.5--10
A．僅將偏轉電場極性對調B．僅增大偏轉電極間的距離C．僅增大偏轉電極間的電壓D．僅減小偏轉電極間的電壓
4．(2020·浙江7月選考)如圖10.5--11所示，一質量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從MN連線上的P點水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強電場中。已知MN與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達MN連線上的某點時 (　　) 圖10.5--11
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，許多科學家為測量電子的電荷量做了大量的探索。1907～1913密立根用帶電油滴進行實驗，發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值e的整數(shù)倍，于是稱該數(shù)值為基本電荷。如圖10.5--12所示，兩塊完全相同的金屬極板水平放置，板間的距離為d，當質量為m的微小帶電油滴在兩板間運動時，它所受空氣阻力的大小與速度大小成正比。兩板間不加電壓時，觀察到油滴豎直向下做勻速運動，通過某一段距離所用時間為t1；當兩板間加電壓U(上極板的電勢高)時，可以觀察到同一油滴豎直向上做勻速運動，且在時間t2內運動的距離與在時間t1內運動的距離相等。忽略空氣浮力，重力加速度為g。下列說法正確的是 (　　)
二、注重學以致用和思維建模2．(多選)有一種電荷控制式噴墨打印機，它的打印頭的結構簡圖如圖10.5--13所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒，此微粒經(jīng)過帶電室?guī)想姾笠砸欢ǖ某跛俣却怪鄙淙肫D電場，再經(jīng)偏轉電場后打到紙上，顯示出字符。不考慮墨汁微粒的重力，為使打在紙上的字跡縮小(偏轉距離減小)，下列措施可行的是 (　　)圖10.5--13
A．減小墨汁微粒的質量B．增大偏轉電場兩板間的距離C．減小偏轉電場的電壓D．減小墨汁微粒的噴出速度
3．(2021·洛陽調研)如圖10.5--14所示是高壓電場干燥中藥技術基本原理圖，在一個很大的導體板MN上鋪一薄層中藥材，針狀電極O和平板電極MN接高壓直流電源，其間產(chǎn)生較強的電場。水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電，另一端帶等量負電。水分子在電場力的作用下會加速從中藥材中分離出去，被鼓風機吹出的水平微風裹挾著飛離電場區(qū)域。圖中虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止開始的運動軌跡。下列說法正確的是 (　　)圖10.5--14
A．水分子運動中受到的電場力越來越小B．沿著曲線ABCD方向電勢越來越低C．水分子運動中電勢能越來越小D．水分子的軌跡ABCD是一條拋物線解析：根據(jù)電場線疏密可以判斷電場強弱，所以D點電場線最密，電場強度最強，所以D點受電場力最大，電場力越來越大，A錯誤；沿電場線方向電勢越來越低，所以A點電勢最低，沿著曲線ABCD方向電勢越來越高，B錯誤；水分子從靜止開始運動，電場力做正功，電勢能減小，C正確；因為電場線不是勻強電場，所以水分子受力方向一直在變，所以不是類平拋運動，軌跡不是拋物線，D錯誤。答案：C　
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5 帶電粒子在電場中的運動

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