高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动学案 新人教版选修 .doc

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1、§1-9带电粒子在电场中的运动【教学目标】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．【教学重点】带电粒子在匀强电场中的运动规律【教学难点】运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题【教学内容】一、教材要点1．利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________．2．示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．1．带电粒子

2、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，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(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．(初速度为零)；此式适用于一切电场．2．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(类平抛运动)．(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．②沿

3、电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．二、例题解析例4如图1—8－5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，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d，求：图1—8－5①的大小；②离子在偏转电场中运动时间；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度；⑥离子在离开偏转电场时的速度的大小；⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ

4、的正切值tgθ解析：①不管加速电场是不是匀强电场，W＝qU都适用，所以由动能定理得：②由于偏转电场是匀强电场，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③F=qE=④⑤⑥⑦（和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场）三、课堂小结（学生记笔记的地方和课堂重要知识点的理解）四、基础巩固1．如图l—8—6所示，电子由静止开始从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．则()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

5、大C．当改变两板间距离时，v不变D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长图1—8－72．如图1—8—7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来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的()A．2倍B．4倍C．0.5倍D．0.25倍图1—8－83．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来的2倍，电子的入射方向及位臀不

6、变，且要电子仍从正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的（　　　　）A．B．C．D．24．下列带电粒子经过电压为U的电压加速后，如果它们的初速度均为0，则获得速度最大的粒子是()A．质子B．氚核C．氦核D．钠离子Na＋图1—8－95．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1—8—9所示，若以O为坐标原点，x轴垂直于电场方向，y轴平行于电场方向，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：(1)电子流经M，N、P三点时，沿

7、x轴方向的分速度之比为．(2)沿y轴的分速度之比为．图1—8—10(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为．6．如图1—8—10所示，—电子具有100eV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1500角．则A、B两点之间的电势差UAB＝V．答案：1.CD2.C3.B4.A5.1111231356.300V五、课后训练7．静止在太空中的飞行器上有一种装置，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，发射的是2价氧离

8、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