高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动3学案 新人教版选修3-1

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1、1.9带电粒子在电场中的运动学案学习目标1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。3．知道示波管的主要构造和工作原理。重点带电粒子在电场中的加速和偏转规律难点带电粒子在电场中的偏转问题及应用。知识梳理1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以

2、按以下两条线索展开．（1）力和运动的关系——牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．（2）功和能的关系——动能定理根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧（1）类比与等效电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比．例如，垂

3、直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等．（2）整体法(全过程法)电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用．电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算．例题精讲例1.如图所示，带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下

4、板的边缘飞出，已知板长为L，平行板间距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行板的时间为t，则(不计粒子的重力)()A．在前时间内，电场力对粒子做的功为B．在后时间内，电场力对粒子做的功为C．在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为1∶2D．在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为1∶1解析粒子在电场中做类平抛运动的加速度为a==，t时间内加速度方向上的位移y=at2=，前加速度方向上的位移y1=×a=，后加速度方向上的位移y2=y-y1=d.由公式×W=Fl可知前、后、前、后电场力做的功分别为W1=qU，W

5、2=qU，W3=qU，W4=qU.答案BD例2.如图所示，在一块足够大的铅板A的右侧固定着一小块放射源P，P向各个方向放射出电子，速率为107m/s.在A板右方距A为2cm处放置一个与A平行的金属板B，在B、A之间加上直流电压．板间的匀强电场场强10´E=3.644N/C，方向水平向左．已知电子质量10´m=9.1-31kg、电荷量10´e=1.6-19C，求电子打在B板上的范围解析电子离开放射源后做匀变速运动．初速度垂直板的电子直接沿电场线运动到B板的O点．其他电子打在以O点为中心的周围某一位置．设初速度与板平行的电子打在B板

6、上的N点，且距O点最远．电子竖直方向上的分运动=v0t①水平方向上的分运动d=×t2②将v0=107m/s，10´e=1.6-19C，10´m=9.1-31kg，10´E=3.644N/C，10´d=2-2m代入①②求得10´=2.5-2m=2.5cm.即电子打在B板上的范围是以O为圆心，以2.5cm为半径的圆面．答案以O为圆心，以2.5cm为半径的圆面．【反思】收获疑问当堂练习1.如图所示,从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动,指出下列对电子运动的描述中错误的是（设电源电动势为2V）（）A.电子到达B板时的动能是2eVB

7、.电子从B板到达C板动能变化量为零C.电子到达D板时动能是6eVD.电子在A板和D板之间做往复运动答案C2.真空中的某装置如图所示,其中平行金属板A、B之间有加速电场,C、D之间有偏转电场,M为荧光屏.今有质子11H、氘核21H和α粒子(42He)均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上.已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4,电荷量之比为1∶1∶2,则下列判断中正确的是（）A.三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.偏转电场的电场力对三种粒子做功

8、之比为1∶2∶2D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4答案B3.如图所示，水平放置的A、B两平行金属板相距为h，上板A带正电现有一质量为m，带电荷量为+q的小球，在B板下方距离B板H处，以初速v0竖直向上从B板小孔进入板间电场.欲使小球刚好能到A板，