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《2020_2021学年新教材高中物理第2章电势能与电势差4带电粒子在电场中的运动学案鲁科版必修320210319210.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第4节 带电粒子在电场中的运动必备知识·自主学习一、带电粒子加速 在真空中有一对平行金属板,由于接上电池组而带电,两板间电势差为U,若一个质量为m、带正电荷q的粒子,以初速度v0从正极板附近向负极板沿直线运动。(1)怎样计算它到达负极板时的速度?(2)若粒子带的是负电荷(初速度为v0),将做匀减速直线运动,如果能到达负极板,其速度如何?提示:(1)由动能定理有:qU=mv2-m,得v=。(2)由动能定理有:-qU=mv2-m,得v=。1.基本粒子的受力特点:对于质量很小的基本粒子,如电子、质子等,它们受到重力的作用一般远小于静电力,故重力可以忽略不计。2.带电粒子的加速:(1)带电粒子
2、在电场中加速(直线运动)条件:只受电场力作用时,初速度为零或与电场力方向相同。-21-(2)分析方法:动能定理。(3)结论:初速度为零,带电量为q,质量为m的带电粒子,经过电势差为U的电场加速后获得的速度v=。二、带电粒子偏转 质量为m,电荷量为q(不计重力),以初速度v0垂直于电场方向进入两平行板间电场强度为E的匀强电场中,电荷做什么运动?提示:电荷做类平抛运动,沿平行板方向是匀速运动,垂直板方向是匀加速直线运动。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,板间电压为U。1.运动性质:(1)沿初速度方向:速度为v0的匀速
3、直线运动。(2)垂直于v0的方向:初速度为零,加速度为a=的匀加速直线运动。2.运动规律:(1)偏移距离:因为t=,a=,所以偏移距离y=at2=。(2)偏转角度:因为vy=at=,所以tanθ==。三、示波管的原理-21- 如图所示是示波管的示意图。(1)示波管由哪些部件构成?(2)示波管的工作原理是怎样的?提示:(1)示波管主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成。(2)给电子枪通电后,如果在偏转电极XX′和YY′上都加电压,电子束打在荧光屏上的不同位置。1.构造:示波管主要由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成,管内抽成真空。2.原理:(1)给电子枪通电后,如果在偏转电极XX
4、′和YY′上都没有加电压,电子束将打在荧光屏的中心点O上。(2)电子在Ⅰ区域是沿直线加速的,在Ⅱ区域是偏转的。(3)若UYY′>0,UXX′=0,则电子向Y板偏移;若UYY′=0,UXX′>0,则电子向X板偏移。 (1)质量很小的粒子如电子、质子等,在电场中受到的重力可忽略不计。(√)(2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题,不能分析非匀强电场中的直线运动问题。(×)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时,加速度不变,粒子的运动是匀变速曲线运动。(√)(4)基本带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转,均做匀变速运动。(√)-21-(5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束,偏转电
5、极的作用是使电子束偏转,打在荧光屏不同位置。(√)关键能力·合作学习知识点一 带电粒子在电场中加速1.带电粒子的加速:当带电粒子以很小的速度进入电场中,在静电力作用下做加速运动,示波管、电视显像管中的电子枪都是利用电场对带电粒子加速的。2.处理方法:可以从动力学和功能关系两个角度进行分析,其比较如下:动力学角度功能关系角度涉及公式应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式功的公式及动能定理选择条件匀强电场,静电力是恒力可以是匀强电场,也可以是非匀强电场,电场力可以是恒力,也可以是变力如图所示,电子由静止从P板向Q板运动,电子到达Q板的速度大小与什么因素有关?提示:速度大小与加速电压有关。-
6、21-【典例】如图所示装置,从A板释放的一个无初速度的电子向B板方向运动,下列对电子的描述中错误的是( )A.电子到达B板时的动能是eUB.电子从B板到C板时动能变化为零C.电子到达D板时动能是3eUD.电子在A板和D板之间往复运动【解析】选C。释放出一个无初速度电荷量为e的电子,在电压为U电场中做加速运动,当出电场时,所获得的动能等于电场力做的功,即W=qU=eU,故A正确;由题图可知,B、C间没有电压,则没有电场,所以电子在此处做匀速直线运动,则电子的动能不变,故B正确;电子以eU的动能进入CD电场中,在电场力的阻碍下,电子做减速运动,由于C、D间的电压为2U,所以电子未到达D板
7、时速度已经减为零,然后开始反向运动,故C错误;由上可知,电子将会在A板和D板之间加速、匀速再减速,回头加速、匀速再减速,做往复运动,故D正确;本题选错误的,故选C。带电粒子在电场中加速问题处理思路(1)电子、质子、α粒子等微观粒子,它们的重力远小于电场力,处理问题时可以忽略它们的重力。带电小球、带电油滴、带电颗粒等,质量较大,处理问题时重力不能忽略。(2)带电粒子仅在电场力作用下加速,若初速度为零,则qU=mv2;若初速度不为零,则qU=mv2
