黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第一章 静电场 1.9 带电粒子在电场中的运动导学案（无答案）新人教版选修3-1

1、1.9带电粒子在电场中的运动学习目标1、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律； 2、理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析； 3、了解加速和偏转在实际中的应用。学习疑问学习建议知识点一、带电粒子在电场中的加速1带电粒子的分类(1)微观粒子如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般 重力(但并不忽略质量)(2)宏观微粒如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都 重力2在匀强电场E中，被加速的粒子电荷量为q，质量为m，从静止开始加速的距离为d，加速后的速度为v，这些物理量间的关系满足动能定理： 带电粒子仅在电场力作用下加速，若粒子运动的初末位置的电势差为U，若初速度为零，则 ；若初速度不为零，则 知识点二、带电粒子在电场中的偏转1进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场2运动性质(1)沿初速度方向：速度为v0的 运动(2)垂直v0的方向上：初速度为零，加速度为a 的 运动3运动规律(如图)质量为m、带电量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，板间距离为d，板间

2、电压为U.2运动规律(1)偏移距离：因为t ，a ，所以偏移距离y .(2)偏转角度：因为vy ，所以tan .知识点三、示波管的原理1构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由 (发射电子的灯丝、加速电极组成)、 (由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和 组成，如图所示2原理(1)扫描电压：XX偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个 ，在X偏转极板上加一 ，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像 【合作探究一】带电粒子在电场中的加速两块平行正对的金属板A 、B，相距为d ，带有等量异号电荷，电压为U，场强为E，如图所示。一质量为m，电荷为q的带正电的粒子从A板处由静止开始运动，求其到达B板的速度。 问题1带电粒子在电场中受哪些力作用？重力可以忽略吗？问题2：解答此题可用哪些方法？问题3：对非匀强电场可用哪种方法？若初速度不为零，则速度为多少？【典题探究】【例1】如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动已知两极板

3、间电势差为U，板间距为d，电子质量为m，电荷量为e.则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是( )A若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变B若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍C若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变D若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为一半【例2】如图所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？【合作探究二】带电粒子在电场中的偏转问题1：带电粒子以初速度v0垂直电场方向射入匀强电场，不计重力作用，它的受力有什么特点？问题2：它的运动规律与什么运动相似？问题3：推导粒子离开电场时沿垂直于极板方向的偏移量和偏转的角度（1）、基本关系初速度方向：= l= 电场线方向：= y= （2）、导出关系粒子离开电场时的侧移位移为：y 粒子离开电场时速度偏转角的正切tan 粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切tan= 问题4：几个推论粒子射出电场时好像从板长l的处沿直线射出，根据 位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切的，根据tan .若

4、几种不同的带电粒子经同一电场加速之后再进入同一个偏转电场，粒子的侧移位移、偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场根据y ，tan .其中U1为加速电场的电压，U2为偏转电场的电压 【典题探究】【例3】如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A2倍 B4倍 C. D.【例4】如下图所示，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是( )AU1变大、U2变大 BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小【合作探究三】示波器的原理问题1示波管主要由哪几部分构成？问题2电子枪和偏转电极分别利用了本节哪一部分的知识？问题3回答课本“思考与讨论”部分的问题【典题探究】 【例5】示波管的内部结构如图所示，如果在电极YY之间加上图(a)所示的电压，在XX之间加上图 (b)所示电压，荧光屏上会出现的波形是( )T

5、T(a)(b)XXYYABCDXXYY 【课堂检测】1.一带电粒子在电场中只受静电力作用时,它不可能出现的运动状态是( )A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀变速曲线运动D.匀速圆周运动2下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差U后，哪个粒子获得的速度最大( )A质子HB氘核HC粒子HeD钠离子Na3电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间( )A随电压的增大而减小B随电压的增大而增大C加大两板间距离，时间将减小D与电压及两板间距离均无关4如图所示，矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a和b以相同的水平速度射入电场，粒子a由顶点A射入，从BC的中点P射出，粒子b由AB的中点O射入，从顶点C射出若不计重力，则a和b的荷质比(即粒子的电荷量与质量之比)是( )A12 B21 C18 D815如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离现使U1加倍，要想使电子

6、的运动轨迹不发生变化，应该( )A使U2加倍 B使U2变为原来的4倍C使U2变为原来的倍 D使U2变为原来的倍6.一束电子流在经U5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示若两板间距d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？【层次一】1(多选)如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则( )A它们通过加速电场所需的时间相等B它们通过加速电场过程中动能的增量相等C它们通过加速电场过程中速度的增量相等D它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等2在如图甲所示平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来的静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力) ( ) 甲乙A电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动B电子一直向A板运动C电子一直向B板运动D电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做来回周期性运动3.(多选)如图

7、,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( )A.所受重力与静电力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动4.如图所示，一带电粒子从平行带电金属板(平行板电容器)左侧中点垂直于电场线以速度v0射入电场中，恰好能从下板边缘以速率v飞出电场若其他条件不变，将上、下两个极板同时向上、下两侧平移相同的距离(使板间距离适当增大一些)，仍使该粒子从两板左侧中点垂直于电场线以速度v0射入电场中，则以下说法正确的是(不计粒子重力) ( )A粒子将打在下极板上B粒子仍能从下板边缘以速率v飞出电场C粒子仍能飞出电场，且飞出电场时的速率仍为vD粒子仍能飞出电场，且飞出电场时的速率大于v5. (多选)如图，质子（）和粒子（）以相同的初动能垂直射入偏转电场（粒子不计重力），则下列说法正确的是( )A这两个粒子射出电场时的侧位移之比为1：2B这两个粒子射出电场时的侧位移之比为1：1C这两个粒子在电场中运动时间之比为1：2D这两个粒子在电场中运动时间之比为1：46(多选)如图所示，氕、氘、氚的原子核自初速度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么( )A经过加速电场的过程中，电场力对氚核做的功最多B经过偏转电场的过程中，电场力对三种核做的功一样多C三种原子核打在屏上的速度一样大D三种原子核都打在屏的同一位置上【层次二】7如图所示，带电平行金属板A、B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔一带正电的微粒，带电量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央c点，不计空气阻力，则( )A微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小B微粒在下落过程中重力做功为mg(h)，电场力做功为qUC微粒落入电场中，电势能逐渐增大

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