1.9带电粒子在电场中的运动[教学].docVIP

1.9 带电粒子在电场中的运动 【学习目标】 1.学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。 2.学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。 3.了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。 【学习重点】 带电粒子在匀强电场中的运动规律 【学习难点】 运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题 【自主学习导航】 知识回顾 1.牛顿第二定律的表达式是 2.动能定理的表达式是 3.(1)平抛运动的特点：初速度沿 方向，受 力作用，受力方向与初速度方向 ，运动轨迹为抛物线。 (2)处理平抛运动的方法：分解为水平方向的 运动，竖直方向的 运动 (3)运动规律：若初速度V0，经过时间t 速度关系：VX= Vy= V合= 速度偏转角正切值tanθ= 位移关系：x= y= S合= 位移偏转角正切值tanα= 一、带电粒子的受力特点 1．对于基本粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力。（但并不忽略质量） 2．对于宏观带电体，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或明确的暗示以外，必须考虑重力。 二、带电粒子的加速 如图所示，质量为m、带正电荷q的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板运动到负极板过程中，电场力对它做的功W＝qU，由动能定理可知 ，可以求出粒子到达负极板时的速度 三、带电粒子的偏转 带电粒子的电荷量为q、质量为m，以速度v0垂直电场线射入两极板间的匀强电场．板长为L、板间距离为d，两极板间的电势差为U. (1)粒子在v0方向上做 运动，穿越两极板的时间为 . (2)粒子在垂直于v0的方向上做初速度为 的 运动，加速度为 三、示波管的原理 1．示波器的核心部件是 ，由 、 和 组成，管内抽成真空． 2．如图所示，电子枪中发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在电极YY′之间加一个待显示的 ，XX′偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫做 ．如果信号电压和扫描电压的 ，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象． 【典例精析】 例1．图为两个带小孔的平行金属板，板间电压为U，一带电粒子质量为m、电荷量为－q，从左孔以初速度V0进入板间电场，最终从右孔射出。不计粒子重力。求：粒子从右孔射出时的速度V ？ U－+（1）由动力学知识求解（先求加速度，再根据运动学公式求V） U －+ （2）由功能关系求解。（动能定理） （3）比较两种解法有什么不同？ 思考：若粒子初速度为零，则从左孔进入，到右孔的速度是多少？ v0θyy’L2L1例2.如图，平行板间电压为U，板间距离为d，板长为L1。一带电粒子质量为m，电荷量为 v0 θ y y’ L2 L1 （1）粒子在电场中运动的时间。 （2）图中的偏转距离y 。 （3）速度的偏转角θ 的正切值。 （4）光屏上对应偏距y′。 【课堂达标检测】 1．(单选) (带电粒子在电场中的加速)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，如图所示，OA＝h，则此电子具有的初动能是(　　) A.eq \f(edh,U) B．edUh C.eq \f(eU,dh) D.eq \f(eUh,d) 2．(单选) (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 3．(对示波管原理的认识)如图是示波管的原理图．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． (1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．