帶電粒子在電場中運動學時1

第9節(jié)

帶電粒子在電場中的運動

（第1學時）一、學習目標（一）基礎性目標1.會從力的角度認識帶電粒子在電場中的加速問題.2.會從力的角度分析研究帶電粒子在電場中的偏轉問題.（二）拓展性目標3.會從力和能量角度分析計算帶電粒子在電場中的加速問題。4.能夠用類平拋運動分析方法研究帶電粒子在電場中的偏轉問題。（三）挑戰(zhàn)性目標

5.我會對題目改編并靈活分析處理問題。

電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質子，α粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比在小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定帶電粒子在勻強電場中運動狀態(tài)：勻變速直線運動—加速、減速勻變速曲線運動—偏轉1.平衡（F合=0）2.勻變速運動（F合≠0）靜止勻速直線運動如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負板時的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速1、受力分析:

水平向右的電場力

F＝Eq=qU/d2、運動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運動。F如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負板時的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速F解法一運用運動學知識求解如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負板時的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速F解法二運用能量知識求解

如兩極板間不是勻強電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，第二種方法仍適用！思考:若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。在兩板間加以電壓U，一電荷量為q質量為m的帶電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場。試分析帶電粒子在電場中的運動情況。(不計粒子的重力)二、帶電粒子的偏轉1、受力分析：2、運動規(guī)律分析:粒子受到豎直向下的電場力F＝Eq=qU/d粒子作類平拋運動。UL++++++------Y

dY′

v0qUL++++++------Y

dY′

v0qx方向：勻速直線運動Y方向：初速度為零的勻加速直線運動v0y離開電場時的偏轉角：離開電場時偏轉量：推論:粒子從偏轉電場中射出時,其速度反向延長線與初速度方向交一點,此點平分沿初速度方向的位移vvyΦ

粒子在與電場平行的方向上做

初速為零的勻加速運動結論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題粒子在與電場垂直的方向上做

勻速直線運動如圖所示，在真空中豎直放置一對金屬板x和x’,加電壓U1;水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。加電壓U2，一電荷量為-q質量為m的帶電粒子從x極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運動情況。(不計粒子的重力)++++++------+_U1U2-qm三、先加速后偏轉Lv0v加速偏轉三、先加速后偏轉++++++------+_U1U2v-qmLv0加速偏轉電荷經(jīng)加速電場加速后進入偏轉電場通過加速電場的末速度為進入偏轉電場的初速度當堂訓練1.如圖所示，M、N是真空中的兩塊平行金屬板，質量為m，電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子恰好能達到N板，如果要使這個帶電粒子到達M、N板中間后返回，下列措施中能滿足要求的是(不計帶電粒子的重力)(

)A．使初速度減為原來的1/2B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的1/2BD1.

A．使初速度減為原來的1/2B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的1/2BD

A

3.如圖所示,初速度為零的α粒子和電子在電勢差為U1的電場中加速后,垂直進入電勢差為U2的偏轉電場,在滿足電子能射出偏轉電場的條件下,正確的說法是()A.α粒子的偏轉量大于電子的偏轉量B.α粒子的偏轉量小于電子的偏轉量C.α粒子的偏轉角大于電子的偏轉角D.α粒子的偏轉角等于電子的偏轉角DU2U1帶電粒子的偏移量由系統(tǒng)決定,而與粒子的質量、電荷量無關4.如圖,初速度為零的電子在電勢差為U1的電場中加速后,垂直進入電勢差為U2的偏轉電場,整個裝置處在真空中，重力可忽略.在滿足電子能射出偏轉電場的條件下,下列四種情況中,一定能使電子的偏轉角度變大的是()A.U1變大,U2變大

B.U1變小,U2變大

C.U1變大,U2變小

D.U1變小,U2變小BU2U15．真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子、氘核和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉電場,最后打在熒光屏上.已知質子、氘核和α粒子的質量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,則下列判斷中正確的是：（

）A.三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同B.三種粒子打到熒光屏上的位置相同C.偏轉電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶2D.偏轉電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶4

5．真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子、氘核和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉電場,最后打在熒光屏上.已知質子、氘核和α粒子的質量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,則下列判斷中正確的是：（

）A.三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同5．真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子、氘核和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉電場,最后打在熒光屏上.已知質子、氘核和α粒子的質量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,則下列判斷中正確的是：（

）B.三種粒子打到熒光屏上的位置相同

B5．真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子、氘核和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉電場,最后打在熒光屏上.已知質子、氘核和α粒子的質