5--带电粒子在电场中的运动

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1、高三物理一轮授课提纲九、电场（5）[课题]带电粒子在电场中的运动、示波管[教学目标]1、掌握带电粒子在电场中的加速和偏转的有关规律.2、理解示波器的构造原理及其应用.[知识要点]一、带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子在匀强电场中做匀速直线运动2．带电粒子的加速（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与___________在同一直线上，做_________________运动．（2）用功能观点分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电场力做的功．即：_____________（初速度为零时）；________

2、____（初速度不为零时）．[注意：以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）]二、带电粒子在电场中的偏转1．运动状态分析：带电粒子以速度V0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成____________角的电场力作用而做________________运动（轨迹为_________________）2．偏转运动的分析处理方法（用类似平抛运动分析方法）：①沿初速度方向是_________运动．②沿电场力方向是_________运动．3．基本公式：①加速度：a＝________＝_________＝___

3、__（板间距为d，电压为U）．②运动时间：t=L/v0（射出电场，板长为L）．③离开电场的偏转量：④偏转角：tanθ=_____________=___________=_____________[训练设计][例1]如图所示，是一连串长度逐渐增加的相邻间隙极小的共轴金属筒，奇数筒和偶数筒分别接在A端和B端，在A、B之间加一周期为T的随时间变化的电压U0，如图所示，现有一带电粒子，经电压U0加速后，在t=0时刻进入金属筒Ⅰ的左端，空过金属筒Ⅰ后，到达空隙被电场加速后进入第Ⅱ个金属筒，以后依次通过金属筒穿过间隙，因间隙极小，粒子空过间隙的时

4、间可不计，为使粒子在筒的空隙间始终被加速，则相邻筒的长度L之比应满足什么关系？[例2]如图，平行板电容器的A、B极板长度为l，板距d，挡板CD高h=4l，距离A、B板右边缘距离b=3l，两板中央延长线上质量为m的粒子P以速度v与静止在两板中央左边缘的质量为4m的粒子Q发生碰撞后，以大小3v/5的速度反弹回来，设碰撞后Q所带电量q（不计重力、阻力），试求：20（1）碰后Q的速度大小和方向。（2）加在A、B板上电压在什么范围内，Q方能打在挡板CD上？[例3]真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止

5、释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°（取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中，（1）小球受到的电场力的大小及方向；（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量；（3）小球的最小动量的大小及方向。[例4]如图是示波管的结构图(部分)，电子经加速后以速度垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转距离为h，已知两极板间的电势差为U，极板长为L，两极板间距离为d。设每单位偏转电压引起的偏转量(h/U)叫做示波管的灵敏度，则为了提高灵敏度，可采用的方法有()A．增加两极板间电势差B．尽可

6、能使极板长度L做得短些C．尽可能使极板间距离d小一些D．使电子的入射速度大，一些[训练设计]1、在平行金属板MN间加上如图所示的电压，开始时M板电势高，在两板间加上电压的同时，一个电子从N板由静止开始运动，经飞到两板中间的P点，那么在这个时刻，电子的位置和速度为()　　A．到达M板，速度为零B．到达P点，速度为零　　C．到达N板，速度为零D．到达P点，速度不为零202、如图所示，两竖直放置的带电金属板间的匀强电场方向水平向右，一带正电的小球以初速度竖直向上自a点射入电场，最后恰垂直打在负极板上的C点，已知a点与两极板下边缘在同一水平线上，小球在电

7、场中的水平位移ab与竖直位移bc恰好相等，则可知小球打到C点时的速度大小为_______，它在电场中的的运动时间为______。3、小型高效的等离子体发动机所用燃料不到化学燃料发动机的1/10,它可以使在太空中的航天器获得动力,进入太阳系。从广义上说,等离子体就是带电荷的粒子。在等离子体发动机中,由电极发射的电子撞击氙原子,使之电离,在加速电场的作用下,氙离子加速到很大的速度后从航天器尾部连续喷出,产生推力。假设装有等离子体发动机的航天器在太空中处于静止,航天器的总质量为M(在发射离子的过程中质量可以认为不变),每个氙离子的质量为m,电量为q,加

8、速电压为U,等离子体发动机单位时间向外喷出的离子数是n,发动机发射离子的功率是多少？航天器开始获得的加速度是多少？　4、在真空中速度v0