导学案：2.4带电粒子在电场中的运动.docxVIP

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2.4带电粒子在电场中的运动——预习案

【学习目标】

1.理解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．

【知识梳理】

若在所讨论的问题中，当带电粒子受到的重力远远小于电场力时，即mg?qE，则可忽略重力的影响．但要注意，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量．

是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定．通常情况下：

=1\*GB3①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)；

=2\*GB3②带电颗粒：如液滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．

【思考与交流】

一、带电粒子的电场中的加速

如图所示，在真空中有一对平行金属板，接上电压为U的电池组，在它们之间建立方向水平向右的匀强电场。有一个带电量为+q，质量为m的带电粒子（重力不计）在正极板上的小孔处由静止释放，在电场中被加速，试分析：

1．运动性质：带电粒子在静电力的作用下，由静止开始，将做＿＿＿运动

2．电场强度多大？

3.加速度多大？

4.运动时间多长？

5.穿出N极板时的速度多大？

【拓展变式】若将上图中的正负极调换，则两极板间匀强电场的场强方向变为水平向左，带电量为+q，质量为m的带电粒子（重力不计），以初速度v0穿过左极板的小孔进入电场，讨论粒子可能的运动情况？

（1）粒子在电场中受到什么力？将会使粒子做何种运动？

_______________________；___________________________

（2）粒子能否到达右侧极板？

若不到，满足条件什么？

若能到达，满足条件又是什么？到达右侧极板的速度大小是多少？

二、带电粒子的偏转

如图所示，质量为、带电量为的带电粒子（粒子重力不计），以初速度沿垂直于电场方向进入长为L、间距为、电压为的两平行金属板间，试分析该粒子在穿越电场时发生的运动情况：

1．运动性质：带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入带电平行板产生的匀强电场中，电场力的方向与初速度的方向＿＿＿，所以粒子的运动类似平抛运动，是一种匀变速＿＿＿运动。

2．穿出电场的时间t：

3.加速度为:

4.速度:粒子离开电场时的偏转角φ：

5.位移:粒子离开电场时的偏转距离y:

求出粒子离开电场时动能的增加量ΔE

三、加速和偏转

U1dLU2q如图所示，由静止开始被电场（加速电压为）加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入。若金属板长为，板间距离为

U1

d

L

U2

q

思考：若m、q各不相同的带电粒子从静止经过同一电场加速(加速电压为U加)，再进入同一偏转电场(偏转电压为U偏)，则其位移偏移量y和速度偏转角各为多少？有何特点？

【预习检测】

类型一：带电粒子在电场中的加速

1.如图２所示，在匀强电场Ｅ中，一带电粒子－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（）

Ａ．沿电场线方向做匀加速运动Ｂ．沿电场线方向做变加速运动

Ｃ．沿电场线方向做匀减速运动Ｄ．偏离电场线方向做曲线运动

类型二：带电粒子在电场中的偏转

2.如图６所示，两平行金属板间有匀强电场，场强方向指向下板，一带电量为－ｑ的粒子，以初速度ｖ０垂直电场线射入电场中，则粒子在电场中所做的运动可能是（）

Ａ．沿初速度方向做匀速运动

Ｂ．向下板方向偏移，做匀变速曲线运动

Ｃ．向上板方向偏移，轨迹为抛物线

Ｄ．向上板偏移，轨迹为一段圆弧

类型三：加速和偏转

3．电子在电势差为U1的加速电场由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板的电场中，入射方向与极板平行。整个装置处在真空中，重力不计，在满足能射出平行板区的条件下，一定能使电子的偏转角变大的是（）

A、U1变大，U2变大B、U1变小，U2变大

C、U1变大，U2变小D、U1变小，U2变小

类型四：圆周运动

4．如图所示，长L＝0.20m的丝线的一端拴一质量为m＝1.0×10－4kg、带电荷量为q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝2.0×103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面的A点上，然后无初速地将小球释放，取g＝10m/s