2022年2022年《带电粒子在电场中的运动》导学案

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载第九节.带电粒子在电场中的运动学案导学学习目标1.懂得带电粒子在电场中的运动规律,并能分析解决加速和偏转方向的问题2.知道示波管的构造和基本原理过程与方法通过带电粒子在电场中加速.偏转过程分析,培育同学的分析.推理才能重点带电粒子在匀强电场中的运动规律难点运用电学学问和力学学问综合处理偏转问题自主学习1利用电场来转变或掌握带电粒子的运动,最简洁情形有两种,利用电场使带电粒子 ；利用电场使带电粒子 2示波器：示波器的核心部件为 ,示波管由电子枪. 和荧光屏组成,管内抽成真空同步导学1带电粒子的加速1动力学分析： 带电粒子沿与电场线平行方向进入电场

2、,受到的电场力与运动方向在同始终线上,做加 减速直线运动,假如为匀强电场,就做匀加减速运动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精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载0qu1 mv2 初速度为零 ； qu1 mv21 mv2此式适用于一切电场精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2222带电粒子的偏转1动力学分析：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中,受到恒定的与初速度方向成900 角的电场力作用而做匀变速曲线运动精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载类平抛运动 2运动的分析方法 看成类平抛运动

3、：沿初速度方向做速度为v0 的匀速直线运动沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动例 1 如图 1 81 所示,两板间电势差为u,相距为 d,板长为 l正离子 q以平行于极板的速度v0 射入电场中, 在电场中受到电场力而发生偏转,就电荷的偏转距离 y 和偏转角 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 equq/d由牛顿其次定律,加速度a = f/m = uq/md水平方向做匀速运动,由l = v0t 得 t = l/ v0精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载0由运动学公式 s1 at 2 可得： y21 uq l 22 mdv 0ql2 2mv2 d u精品学习资

4、料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载带电离子在离开电场时,竖直方向的分速度：v离子离开偏转电场时的偏转角度可由下式确定：attanqul mv0dví v00qul mv2 d精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载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：如图所精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载示,设交点 p 到右端 q 的距离为 x,就由几何关系得：tany / x精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载xytanql2uqlu/ 2mv2 d1

5、02/ mv0 d2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载电荷似乎为从水平线oq 中点沿直线射出一样,留意此结论在处理问题时应用很便利例 2 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,然后返回,如图 183 所示,oa h, 此电子具有的初动能为a edhbeduhuc eud euhdhd精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载解析：电子从o 点到 a 点,因受电场力作用,速度逐步减小,依据题意和图示精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载可知, 电子仅受电场力, 由能量关系：1

6、mv202euoa,又 e ud,u oaehu h , d精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载0所以 1 mv22euh d. 故 d 正确精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载例 3 一束质量为 m.电荷量为 q 的带电粒子以平行于两极板的速度 v0 进入匀强电场, 如图 184 所示假如两极板间电压为 u,两极板间的距离为 d.板长为 l 设粒子束不会击中极板,就粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为粒子的重力忽视不计 图 1 8 4精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载分析：带电粒子在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速运动电场力做功导致电势能的转变

7、解析：水平方向匀速,就运动时间t l/ v0精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载竖直方向加速,就侧移y1 at 22精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载且 aqu dmqul2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载0由得 y2mdv2uqul2q2u 2 l2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载0就电场力做功 wqeyq0d2mdv22md 2v 2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载由功能原理得电势能削减了q 2u 2 l2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载02md 2v 2例 4 如图

8、 185 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 u1 加速后,获得速度 v0 ,并沿垂直于电场线方精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载向射入两平行板中心, 受偏转电压 u2 作用后, 以速度 v 离开电场,图已1知8平行5两板间距离为 d,求： v0 的大小；离子在偏转电场中运动时间t ；离子在偏转电场中受到的电场力的大小f；板长为 l ,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载离子在偏转电场中的加速度；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载离子在离开偏转电场时的横向速度vy ；精品学习资料精选学习资料 - - -

9、 欢迎下载离子在离开偏转电场时的速度v 的大小；离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；离子离开偏转电场时的偏转角的正切值 tg 解析：不管加速电场为不为匀强电场,w qu 都适用,所以由动能定理得：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载qu1 mv2quv精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1200m由于偏转电场为匀强电场,所以离子的运动类似平抛运动即：水平方向为速度为v0 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在水平方向 tllmv02qu1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 eu 2f=qe=dqu 2 .d精品学习资料精选学习资料 - - -

10、欢迎下载 a v yfqu 2mmdatqu 2mdlm2qu 1u 2 l dq.2mu 1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2212 vv0v y4qd 2u 2ql 2u2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2md 2u 1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 y1 at 221 qu 22 mdl 2 m2qu 1l 2u 24du 1（和带电粒子q.m 无关,只取决于加速电场和精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载偏转电场）解题的一般步骤为：1依据题目描述的物理现象和物理过程以及要回答疑题,确定出争

11、论对象和过程并挑选出 “某个状态 ”和反映该状态的某些 “参量”,写出这些参量间的关系式2依据题目所给的条件, 选用有关的物理规律, 列出方程或方程组, 运用数学工具,对参量间的函数关系进行规律推理,得出有关的运算表达式3对表达式中的已知量.未知量进行演绎.争论,得出正确的结果当堂达标精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载1如图 l 86 所示,电子由静止开头从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就a 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当转变两板间距离时,v 不变 d当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时

12、间延长2如图 187 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先的两倍,而电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,就两极板的间距应变为原先的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载a 2 倍b4 倍c0.5 倍d0.25 倍3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先的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,就电子入射的初速度大小应为原 来的（）图 1 8 7图 1 88精品学习资料精选学习资料 -

13、- - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载a 2b21c2d22精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4以下带电粒子经过电压为u 的电压加速后,假如它们的初速度均为0,就获得速度最大的粒子为a 质子b氚核c氦核d钠离子 na 5真空中有一束电子流,以速度v.沿着跟电场强度方向垂直自o 点进入匀强电场,如图189 所示,如以 o 为坐标原点, x 轴垂直于电场方向, y 轴平行于电场方精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载向,在 x 轴上取 oa ab bc,分别自 a .b.c 点作与 y轴平行的线跟电子流的径迹交于m .n.p 三点,那么：图 1 8 9精

14、品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1电子流经 m ,n.p 三点时,沿 x 轴方向的分速度之比为2沿 y 轴的分速度之比为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载3 电 子 流 每 经 过 相 等 时 间 的 动 能 增 量 之 比为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载6如图 1810 所示, 电子具有 100 ev 的动能从 a 点垂直于电场线飞入匀强电场中,当从d点飞出电场时,速度方向跟电场强度方向成1 500 角就 a .b 两点之间的电势差uabv 图 1 8 10精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载7静止在太空中的飞行器上有一种装置

15、,它利用电场加速带电粒子形成向外发射的高速电子流, 从而对飞行器产生反冲力, 使其获得加速度 已知飞行器质量为m ,发射的为 2 价氧离子发射离子的功率恒为p,加速的电压为 u,每个氧离子的质量为m单位电荷的电荷量为e不计发射氧离子后飞行器质量的变化,求：1射出的氧离子速度 2每秒钟射出的氧离子数离子速度远大于飞行器的速度,分析时可认为飞行器始终静止不动8如图 1 8 12 所示,一个电子 质量为 m电荷量为 e,以初速度 v0 沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场,已知匀强电场的场强大小为e,不计重力,问：1电子在电场中运动的加速度 2电子进入电场的最大距离3电子进入电场最大距离的一半时的动

16、能图 1 8 129如图 1813 所示, a .b 为两块足够大的平行金属板,两板间距离为d,接在电压为 u 的电源上在a 板上的中心 p 点处放置一个电子放射源,可以向各个 方向释放电子设电子的质量m.电荷量为 e,射出的初速度为v求电子打在 b 板上区域的面积图 1 813精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载10. 如图 1814 所示一质量为 m,带电荷量为 +q 的小球从距地面高h 处以肯定初速度水平抛出,在距抛出点水平距离l 处,有一根管口比小球直径略大的竖直 细管,管上口距地面h/2,为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域 里加一个场强方向水平向左的匀强电场,求：1小球的初速度v0.2电场强度 e 的大小 3小球落地时的动能ek图 1 814探究：课本摸索与争论学后反思：你对学案的看法：课后作业：问题与练习 4.5精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载第九节带电粒子在电场中的运动学案导学答案自主学习：1.加速.偏转2.示