高中物理人教版选修3-1：1.9 带电粒子的运动

1.9 带电粒子在电场中的运动导学案【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。【重点难点】运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题来源:【学法指导】认真阅读教材，观察教材插图，体会分析带电粒子在电场中运动的方法；理解示波管的工作原理来源:【知识链接】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：速度沿 方向，受 力作用，受力方向与速度方向 ，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 ，竖直方向的 （3）运动规律：经过时间，速度关系：VX= Vy= V合= 速度偏转角正切值tan= 位移关系：x= y= 【学习过程】一、带电粒子的受力特点1、对于基本粒子，如电子、质子、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）（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？尝试应用1：来源:1、如上图，氢核（）、氘核（）、氚核（）分别由左孔由静止释放，后由右孔射出，则： 射出时的动能之比为_ 射出时的速度之比为_三、带电粒子的偏转如果带电粒子垂直电场方向进入匀强电场，受力有什么特点？会做什么运动呢？（不计重力）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q，以初速度v0垂直于场强方向射入电场中，离开电场中沿直线打在光屏上。光屏到平行板近端的距离为L2。不计粒子重力。求v0yyL2L1（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 的正切值。来源:（4）光屏上对应偏距y（选做）。来源:尝试应用2：2、如上图，两质子分别以速度 v 和 2v 垂直场强方向射入同一匀强电场中，则两质子 在电场中运动时间之比为_ 离开电场时沿场强方向偏移的距离之比为_【训练测试】1一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是()A匀速直线运动B匀加速直线运动C匀变速曲线运动 D匀速圆周运动2如图所示，在场强为E，方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m，带电量为q的微粒，从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是()A外力的方向水平B外力的方向竖直向上C外力的大小等于qEmgD外力的大小等于3平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况如图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()4(2009济南模拟)如图所示，质子(H)和粒子(He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为()来源:A11 B12C21 D145如图所示，一电荷量为q，质量为m的带电粒子以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间已知两极板的长度l，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题(粒子只受电场力作用且上极板带正电)(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为_，方向_，加速度大小为_，方向_(2)粒子在x方向上做_运动，在电场中的运动时间为_(3)粒子在y方向上做_运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为_当其他条件不变，d增大时偏离距离将_来源:(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为_，如果偏转的角度为，那么tan_.当其他条件不变，U增大时角将_【参考答案】1答案：A解析：因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动2答案：D解析：分析微粒受力，重力mg、电场力qE、外力F，由于微粒作匀速运动，三个力的合力为零，外力的大小和重力与电场力的合力大小相等FF的方向应和重力与电场力的合力方向相反，选项D正确3答案：A解析：粒子在第一个内，做匀加速直线运动，时刻速度最大，在第二个内，电场反向，粒子做匀减速直线运动，到T时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程来源:4答案：B解析：由y 和Ek0mv，得：y可知，y与q成正比，B