§19带电粒子在电场中的运动.doc

1.9带电粒子在电场中的运动【学习目标】1、了解带电粒子及其在电场中的运动。2、 掌握带电粒子在电场中加速运动的分析方法和规律。3、掌握带电粒子在电场中偏转的分析方法和规律 ，能用运动分解的方法处理此类问题。4、通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力。【知识准备 】1、光滑水平面上一质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始运动，求经过位移为x时，力F做的功W= ,物体的速度v= 。2、将一小球以初速度v0水平抛出，小球在空中运动的轨迹为 ，当其水平位移为L时，小球下落的高度为 。（不计空气阻力）3、一般情况下，电子、质子等带电粒子在电场中受到的静电力 （远大于、近似等于、远小于）重力。因此，在研究带电粒子在电场中运动时，重力可以 。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量【新课学习】活动一：探究下面两题，掌握带电粒子在电场中加速运动的处理方法1、自主探究问题情境：如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。 2、实例剖析长三角地区出现的H7N9禽流感引发人们的强烈关注，这是全球首次发现的新亚型流感病毒。如图所示是禽流感病毒核酸检测仪中的终端显示的一个核心元件，炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔射出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零(电子的质量m=0.910-30kg)。 归纳小结：活动二：掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法1、实验观察：电子在电场中的偏转（1）分析带电粒子的受力情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似。（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?2、理论探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0试求：（1）带电粒子在电场中运动的时间t。（2）粒子运动的加速度a。（3）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y。（4）粒子在离开电场时竖直方向的分速度vy。（5）粒子在离开电场时的速度大小v。（6）粒子在离开电场时的偏转角度的正切值。思考：带电粒子射出电场后将做何种运动？3、能力提升：若带电粒子由静止经电压为U1的电场加速后，再垂直进入电压为U2的偏转电场，则粒子在射出电场时在垂直板面方向上偏移的距离y， 粒子在离开电场时的偏转角度的正切值分别为多大？ 归纳小结：【课堂反馈】1如图所示，在场强为E的匀强电场中，一带电量为-q的粒子的初速度v0恰与电场线方向相同，（粒子重力不计）则粒子在开始运动后，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2电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间则电子穿越平行板所需要的时间 ( ) A随电压的增大而减小 B随电压的增大而增大C加大两板间距离，时间将减小 D与电压及两板间距离均无关U1U23如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中，在满足电子能射出平行极板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（ ）AU1变大、U2变大BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小DU1变小、U2变小4如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，AB间电势差为U,将质量相同，电量分别为q和2q的粒子（不计粒子重力）分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少?【课后练习】1如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是 ( ) A两板间距越大，加速的时间越长B两板间距离越小，电子到达Q板时的速度就越大C电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D电子的加速度和末速度都与板间距离无关2一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3电子电量为-e，质量为m，以速度v0沿着电场线射入方向竖直向上、场强为E的匀强电场中，如图所示，到达B点时速度为零，求A、B两点间的电势差UAB和A、B间的距离。4.两平行金属板相距d，电势差为U，一电子质量为m，电量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，OA=h，此电子具有的初动能为多少？5如图所示，电子的电荷量为e，质量为m，以v0的速度沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150角飞出。则A、B两点间的电势差为多少?6一束电子流在经U=5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若