沪教版高中物理选修3-1第6讲：带电粒子在电场中的运动（教师版）

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1、带电粒子在匀强电场中的运动虫禺教学目标）1掌握带电粒子在电场中的运动2会计算相关的计算题1.带电粒子的加速⑴动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加（减）速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加（减）速运动.（2）功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量.qU二丄加/（初速度为零）；qu二丄ZZ2V2--mv｝此式适用于一切电场.2222.带电粒子的偏转（1）动力学分析：带电粒子以速度％垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场屮，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动（类平抛运动）.（2）运

2、动的分析方法（看成类平抛运动）：①沿初速度方向做速度为％的匀速直线运动.②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动.爲特色讲解）例:［如图1—8—1所示，两板间电势差为U,相距为d,板长为L.一正离子q以平行于极板的速度％射入电场中,在电场中受到电场力而发生偏转，则电荷的偏转距离y和偏转角疗为多少？解析：电荷在竖直方向做匀加速直线运动，受到的力F=Eq=Uq/drfl牛顿第二定律，力口速度a二F/m二Uq/md水平方向做匀速运动，由L二加得2L/v0由运动学公式2討可得：込晋=為带电离子在离开电场时，竖直方向的分速度：S二M二空色mv^d离子离开偏转电场时的偏转角度疗可由下式确定：ta

3、n&=比=空务v0mv諷电荷射出电场时的速度的反向延长线交两板中心水平线上的位置确定：如图所示，设交点P到右端Q的距离为x,则由几何关系得：tan^=y/x._y_ql}UHmvld_1x=""=7=—tan&qLU/mv^d2答案：见解析例2两平行金属板相距为出电势差为U,-电子质量为m,电荷量为已从0点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点，然后返回，如图1—8—3所示,OA=h,此电子具有的初动能是edhA.——U解析：电子从0点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小，根据题意和图示可知，电子仅受电场力，由能量B・edUhC.eU~dheUhD.(1关系：丄〃诟=w[/oa，又E=U

4、/d,U0A=Eh=—h,所以丄mv~=2d2d答案：D・例3—束质量为rm电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度％进入匀强电场，如图1_8—4所示•如果能的变化量为两极板间电压为U,两极板间的距离为d、板长为L・设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板吋电势水平方向匀速，则运动时间r=l/v0①竖直方向加速，则侧移y=^af2②且a旦③dm由①②③得）=吕哄•（粒子的重力忽略不计）o解析:则电场力做功什鸚厂貉I由功能原理得电势能减少了黑答案：减少2md2v~例4如图1-8-5所示，离子发生器发射出一束质量为m,电荷量为q的离子，从静止经加速电压5加速后，获得速度勺，并沿垂直

5、于电场线方向射入两平行板屮央，受偏转电压氏作用后，以速度A离开电场，已知平行板长为/，两板间距离为d,求：①心的大小；②离子在偏转电场中运动时间t；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度乙;⑥离子在离开偏转电场时的速度V的大小；⑦离子在离开偏转电场吋的横向偏移量y；⑧离子离开偏转电场时的偏转角0的正切值tg8解析：①不管加速电场是不是匀强电场，W=qU都适用，所以由动能定理得：即：水平方向为速度为心的匀速直线运动，竖直方向为初速度为零的匀加速直线运动.③E斗F=qE斗aa・・・在水平方向/=⑤=at22md2qU4dU}@

6、y=丄川二丄处•也_=仏（和带电粒子q、m无关,只収决于加速电场和偏转电场）答案：见解析弘当堂练习基础演练1.如图1一8—6所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为V,保持两板间电压不变.则(A.1当增大两板间距离时，V也增大B.当减小两板间距离时，V增大C.当改变两板间距离时，V不变D.当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长答案：CD2.如图1-8-7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來的两倍，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B・4倍距应变为原来的A.2倍

7、C.0.5倍D.0.25倍答案：C3.电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出，如图1—8—8所示，现在保持两极板间的电压不变，使两极板间的距离变为原來的2倍，电子的入射方向及位臀不变，且要电子仍从.正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的(A-21B.—2C.V2D.2答案:B4.下列带电粒子经过电压为U的电圧加速后，如果它们的初速度均为0,则获得速度最大的粒子是A.质子B.氟核C.氨核D.钠离子Na答案：A5.真空屮