浙江省嘉興市秀州中學(xué)高中物理 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案（無(wú)答案）新人教版選修31.doc

浙江省嘉興市秀州中學(xué)高中物理 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案（無(wú)答案）新人教版選修3-1【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1掌握帶電粒子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)所遵循的規(guī)律。2知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)用電學(xué)知識(shí)、動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)和功能關(guān)系綜合處理帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)問(wèn)題。【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的兩種最簡(jiǎn)單的情況是加速和偏轉(zhuǎn). 目標(biāo)一：電場(chǎng)中的帶電粒子分類(lèi)電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：1帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）2帶電微粒：如帶電小球、液滴(水滴、油滴)、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。3某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定目標(biāo)二:帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1.要使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向該怎么辦? 2如圖所示，從平行金屬板的正極板沿電場(chǎng)方向以v0打入一正電荷，設(shè)電荷所帶的電量為q,板間場(chǎng)強(qiáng)為e,電勢(shì)差為u,板距為d,推導(dǎo)電荷到達(dá)負(fù)極板的速度為v的表達(dá)式。（如果v00，結(jié)果如何？）運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解運(yùn)用能量知識(shí)求解3如兩極板間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)的求解方法.由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問(wèn)題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。例1：如圖所示，在p板附近有一電子由靜止開(kāi)始向q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，下列敘述正確的是：( )a.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長(zhǎng)b.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達(dá)q板時(shí)的速度就越大c.電子到達(dá)q板時(shí)的速度與板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)d.電子的加速度和末速度都與板間距離無(wú)關(guān)目標(biāo)三：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)請(qǐng)結(jié)合粒子的受力特點(diǎn)，分析它的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。2粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和我們學(xué)過(guò)的哪種運(yùn)動(dòng)比較相似，請(qǐng)結(jié)合這種運(yùn)動(dòng)來(lái)分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度：粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量（偏轉(zhuǎn)位移）：粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角：3帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)重要結(jié)論粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)射出后，速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)為粒子水平位移中點(diǎn)。（粒子好像是從中點(diǎn)直線射出?。┝Ｗ哟怪憋w入電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)射出時(shí)，速度偏轉(zhuǎn)角正切值（tan）等于位移偏轉(zhuǎn)角正切值（tan）的兩倍（tan2tan）。例2：三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，如圖,由此可判斷（ ） a、b和c同時(shí)飛離電場(chǎng) b、在b飛離電場(chǎng)的瞬間，a剛好打在下極板上 c、進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c速度最大，a速度最小 d、c的動(dòng)能增量最小，a和b的動(dòng)能增量一樣大 目標(biāo)四：示波管的原理1加速和偏轉(zhuǎn)一體計(jì)算y，tan討論：不同帶電粒子從靜止進(jìn)入同一電場(chǎng)加速后再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度和位移偏轉(zhuǎn)量y是否相同？2（1）示波器：用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。（3）原理：利用了帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線?；A(chǔ)題（一看就懂，一做就會(huì)）1.下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為u的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大 （ ） 哪種粒子速度最大 （ ）a、質(zhì)子 b、電子 c、氘核 d、氦核2.如圖所示，m、n是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的質(zhì)子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)m、n間電壓為u時(shí)，粒子到達(dá)n板的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)n板的速度為2v ，則下述方法能滿(mǎn)足要求的是 （ ） a、使m、n間電壓增加為2u b、使m、n間電壓增加為4u c、使m、n間電壓不變，距離減半 d、使m、n間電壓不變，距離加倍 3.質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以初速度v從中線垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，剛好離開(kāi)電場(chǎng)，它在離開(kāi)電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)角正切為0.5，則下列說(shuō)法中正確的是 a、如果偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為原來(lái)的一半，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25 b、如果帶電粒子的比荷為原來(lái)的一半，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25 c、如果帶電粒子的初速度為原來(lái)的2倍，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25 d、如果帶電粒子的初動(dòng)能為原來(lái)的2倍，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.254.如圖所示，水平平行金屬板a、b間距為d，帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率v從兩極板中央處于水平飛入兩極間，兩極不加電壓時(shí)，恰好從下板邊緣飛出，若給a、b兩極加一電壓u，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓是多少？5.如圖所示，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，以v0的速度沿與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向從a點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)b點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150角飛出。則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少？6. 一束電子流經(jīng)u=5000v的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若兩板間距d=1.0cm，板長(zhǎng)l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？達(dá)標(biāo)題（跳起來(lái)，摘下豐收果）7.在平行板電容器a、b兩板上加上如圖所示的交變電壓，開(kāi)始b板的電勢(shì)比a板高這時(shí)兩板中間原來(lái)靜止的電子在電場(chǎng)作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，則下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)電子重力) ()a電子一直向a板運(yùn)動(dòng) b電子一直向b板運(yùn)動(dòng)c電子先向a板運(yùn)動(dòng)，然后向b板運(yùn)動(dòng)，再返向a板做周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)d電子先向b板運(yùn)動(dòng)，然后向a板運(yùn)動(dòng)，再返回b板做周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)8.如圖所示，電子在電勢(shì)差為u1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為u2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，射入方向跟極板平行，整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略，在滿(mǎn)足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是（ ）au1變大、u2變大 bu1變小、u2變大cu1變大、u2變小 du1變小、u2變小9.長(zhǎng)為l的平行金屬板電容器，兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼上極板沿垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，剛好從下極板邊緣射出，且射出時(shí)速度方向恰好與下板成30角，如圖所示，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和兩極板間的距離10.如圖是一個(gè)說(shuō)明示波管工作的部分原理圖，電子經(jīng)過(guò)加速后以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏移量為h，兩平行板間距為d，電壓為u，板長(zhǎng)為l，每單位電壓引起的偏移量（h/u）叫做示波管的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用的辦法是（ ） a.增加兩極板間的電勢(shì)差u b.盡可能縮短板長(zhǎng)l c.盡可能減小板間距d d.使電子的入射速度v0大些 拓展題（勇往