【知识点详解】
1. **电场的基本性质**:电场是由电荷产生的力场,能够对其中的带电粒子施加力,使粒子发生运动。电场强度是描述电场强弱的物理量,与电势差和距离有关。在本题中,电场被用来控制电子的轨迹。
2. **电场对带电粒子的作用**:带电粒子在电场中受到的力与粒子的电荷量和电场强度成正比,方向与电场线相反。负电荷会朝电势较高的方向移动,正电荷则相反。例如,当电子枪的电极YY'和XX'加上电压时,电子会被偏转到不同的位置。
3. **带电粒子的运动分析**:电子在垂直于电场方向的水平面内做匀速直线运动,时间仅由初始速度和水平距离决定,与电场无关。而在电场方向,电子做加速度恒定的加速运动,其动能会随电场力做功而改变。
4. **电容器的充放电过程**:电容器充电时,电流随着时间减小,最终为零,此时电容器的电压达到电源电压。电荷量与电压的关系遵循Q=CU,其中Q是电荷量,C是电容,U是电压。因此,Q-U图像是一条斜率为C的直线。
5. **库仑定律的应用**:在三个带电小球的问题中,库仑定律F=k*q1*q2/r²描述了两个带电体之间的力,其中F是力,k是库仑常数,q1和q2是带电量,r是距离。通过几何关系和力的合成,可以判断带电小球之间的电荷性质和比例。
6. **带电粒子在偏转电场中的运动**:粒子经过加速电场后获得初速度,进入偏转电场。偏转电场使粒子做类平抛运动,粒子在电场中的偏转距离与电场强度、粒子速度和板长有关。在本题中,偏转电场的长度和宽度的比例可以通过粒子的运动轨迹计算得出。
7. **电势能与动能的转换**:在电场中,电荷的动能和电势能可以相互转换。当电荷克服电场力做功时,电势能增加,动能减少;反之,电势能减少,动能增加。在微粒从M点运动到N点的过程中,电势能和动能的变化取决于电场力对粒子做功的情况。
8. **粒子轨迹分析**:粒子在电场和重力的共同作用下,其轨迹可能是曲线。这要求对粒子的受力进行分析,并结合牛顿第二定律来确定其运动状态。如果粒子从M点到N点的轨迹向下弯曲,说明电场力和重力的合力方向向下,从而使粒子动能增加。
这些题目涵盖了电场的基础概念、带电粒子在电场中的运动规律、电容器的充放电过程、库仑定律的应用以及带电粒子在复合场中的动力学分析。这些知识点对于理解电磁学的基本原理和解决相关问题至关重要,是高考物理复习的重点内容。通过这类习题的练习,学生可以提高分析和解决问题的能力,为高考做好充分准备。