浙江省嘉兴市秀州中学高中物理 带电粒子在电场中的运动(二)导学案（无答案）新人教版选修31.doc

浙江省嘉兴市秀州中学高中物理 带电粒子在电场中的运动(二)导学案（无答案）新人教版选修3-1【学习目标】能利用动能定理、能量守恒分析解决带电粒子的加速与偏转问题，能利用分解运动的方法处理带电粒子的类平抛运动【学习重、难点】带电粒子在电场中的加速和偏转规律及在实际问题中的应用【专题要点】 一、带电粒子在电场中的平衡问题1平衡状态：静止 匀速直线运动状态2平衡条件：带电粒子在电场中所受合力为零，即f0例1：如图，带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? 二、带电粒子在电场中的直线运动（加、减速）1若f0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)2一般利用动能定理进行处理。例2：一个带正电的微粒，从a点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线ab 运动，如图，ab与电场线夹角为，已知带电微粒的质量为m，电量为 q ，a、b相距为l.（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由（2）电场强度的大小和方向？（3）若微粒恰能运动到b点，求微粒射入电场时速度v0？三、带电粒子在电场中的偏转(不计粒子的重力,垂直进入电场)1带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题是一个类平抛的问题。2粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动.速度偏向角:追加:当加速与偏转电场结合时,粒子的偏转位移和偏转角分别是什么情况,这两个量的情况取决于哪些物理量.例3：如图所示为两组平行板金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的m点，经电压u0加速后通过n点进入两板间距为d、电压为u的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，m、n分别为两块竖直板的中点，求：（1）电子通过n点时的速度大小； （2）右侧平行金属板ab的长度；四、带电粒子在电场中运动的功能关系1电场力及电场力做功的特点(1)电场力与带电粒子所处的运动状况无关，在匀强电场中的电场力是一个恒力，在点电荷电场中的电场力是一个中心力，受力方向一定沿着电场线(2)电场力做功与带电粒子的具体路径无关，仅由始末位置的电势差决定当带电粒子同时受到除电场力以外的其他力作用时，电场力的功对应着电势能的变化，合力的功对应着动能的变化2研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索(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也适用于不均匀的电场3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基础题（一看就懂，一做就会）1.如图所示，质量为m,电量为q的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板. 则:（1）物体做的是什么运动？ （2）带电体的电性？2.如图，在点电荷正q的电场中，不计重力的带电粒子-q以初速度v0从m点恰与电场线qp方向相同进入电场。（1）分析粒子的运动情况？（2）若此粒子质量为m,运动到n点速度恰好为零，求mn两点的电势差umn 3.质子和粒子由静止经相同加速电场加速后，又垂直进入同一匀强电场，出电场时，它们横向位移量之比和在偏转电场中经过时间之比分别为（ ）a.2:1和 b.1：1和 1： c.1：2和2：1 d.1：4和1：24.如图所示电容器充电结束后保持与电源连接，电源电压恒定，带电油滴在极板间静止，若将板间距变大些，则油滴的运动将( ).a.向上运动 b.向下运动c.保持静止 d.向左运动5.如图所示，三个质量相等的，分别带正电、负电和不带电的小球，以相同速率在带电平行金属板的p点沿垂直于电场方向射入电场，落在a、b、c三点，则( )a.落到a点的小球带正电、落到b点的小球带负电、落到c点的小球不带电b.三小球在电场中运动时间相等c.三小球到达正极板的动能关系是ekaekbekcd.三小球在电场中的加速度关系是acabaa6.如图所示，在沿水平方向的匀强电场中的a、b两点。已知a、b 两点在同一竖直平面内，但不在同一电场线上一个带电小球在重力和电场力作用下由a点运动到b点，在这一运动过程中，以下判断正确的是( )a带电小球的动能可能保持不变b带电小球运动的轨迹一定是直线c带电小球做的一定是匀变速运动d带电小球在a点的速度可能为零达标题（跳起来，摘下丰收果）7.如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ） a、侧移相同 b、偏转角相同 c、到达屏上同一点 d、到达屏上不同点8.如图所示，电荷量均为q、质量分别为m、2m的小球a和b，中间连接质量不计的绝缘细绳，在竖直方向的匀强电场中以速度v0匀速上升，某时刻细绳断开，若忽略a、b间的静电力，求：(1)电场的场强。 (2)当b球速度为零时，a球的速度大小。9.一个电子以初速v0=3.0106m/s沿着垂直于场强方向射入两带电平行金属板，金属板长l=6.010-2m，两板之间可以看成是匀强电场，场强大小为e=2103n/c，电子的电量e=1.610-19c，质量m=9.110-31kg ，求:（1）电子射离电场时的速度； （2）出射点与入射点沿场强方向的侧移距离。10.质量为m=510-5kg的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板a,b的中央飞入板间,如图所示,已知板长l=10cm,板间距离d=2cm,当uab=103v时,带电粒子恰好沿中央直线穿过板间,则ab间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出. 11.水平放置的两块平行金属板长l=5cm，两板间距d=1cm，两板间电压为u=90v，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度v0=2.0107m/s，从两板中央射入，（电子电量e=1.610-19c，质量m=9.110-31kg）求：（1）电子偏离金属板的侧位移是多少？（2）电子飞出电场时的速度是多少？（3）电子离开电场后，打在屏上的p点，若s=10cm，求op的长12.带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：在电场线上运动；在等势面上做匀速圆周运动，该电场可能是（）a一个带正电的点电荷形成 b一个带负电的点电荷形成c两个分立的带等量正电的点电荷形成d一个带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成拓展题（勇往直前，试一试）