2019-2020年高中物理 第一章 静电场 1.11 带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场1.11带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修3-11.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律.2.知道示波管的主要构造和工作原理．【课前学习】一、带电粒子的加速在真空中有一对平行金属板，由于接在电池组上而带电，两板间的电势差为U.若一个质量为m、带正电荷q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，板间距为d.(1)带电粒子在电场中受哪些力作用？重力能否忽略不计？(2)粒子在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度．二、带电粒子的偏转如图1所示，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电

2、场，电荷量为q的粒子以速度v0水平射入两极板间，不计粒子的重力．图1(1)粒子受力情况怎样？做什么性质的运动？(2)若板长为l，板间电压为U，板间距为d，粒子质量为m，电荷量为q，求粒子的加速度和通过电场的时间．(3)当粒子离开电场时，粒子水平方向和竖直方向的速度分别为多大？合速度与初速度方向的夹角θ的正切值为多少？(4)粒子沿电场方向的偏移量y为多少？(5)速度的偏转角与位移和水平方向的夹角是否相同？三、示波管的原理1．如图2所示，示波管中的哪部分产生高速飞行的一束电子？是通过什么方法使电子获得较大速度的？图22．示波管中哪两个电极之间的电场使电

3、子上下偏转的？哪两个电极之间的电场使电子左右偏转的？【例题与变式】一、带电粒子在电场中的加速运动例1　如图3所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α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？图3变式1　如图4所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两板间的电压不变，则(　　)图4A．当增大两板间的距离时，速度v增大B．当减小两板间的距离时，速度v减小C．当减小两板间的距离时，速度v不变D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大二、带电粒子在电场中的偏转运动例2　如图5为一真空示波管的

4、示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．图5(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？变式2　一束电子流经U＝5000V的加速

5、电压加速后，在与两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图6所示，若两板间距d＝1.0cm，板长l＝5cm，那么要使电子能从平行极板间的边缘飞出，则两个极板上最多能加多大电压？图6【目标检测】1．(带电粒子在电场中的运动性质)关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是(　　)A．一定是匀变速运动B．不可能做匀减速运动C．一定做曲线运动D．可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动2．(带电粒子在电场中的直线运动)两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返

6、回，如图7所示，OA＝h，则此电子具有的初动能是(　　)图7A.B．edUhC.D.3．(带电粒子在电场中的偏转)一束正离子以相同的速率从同一位置垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有离子(　　)A．都具有相同的质量B．都具有相同的电荷量C．具有相同的比荷D．都是同一元素的同位素4．(对示波管原理的认识)如图8是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点．图8(1)带电粒子在________区域

7、是加速的，在________区域是偏转的．(2)若UYY′＞0，UXX′＝0，则粒子向________板偏移，若UYY′＝0，UXX′＞0，则粒子向________板偏移．【课后巩固】1.如图1所示，在匀强电场E中，一带电粒子(不计重力)－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将(　　)图1A．沿电场线方向做匀加速直线运动B．沿电场线方向做变加速直线运动C．沿电场线方向做匀减速直线运动D．偏离电场线方向做曲线运动2.如图2所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，

8、以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是(　　)图2A.B．v0＋C.D.3.如图3所示P和