2.5电子束在示波管中的运动.pptx

带电粒子在电场中的运动 导学探究 如图2所示 平行板电容器两板间的距离为d 电势差为U 一质量为m 带电荷量为q的 粒子 在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动 1 比较 粒子所受电场力和重力的大小 说明重力能否忽略不计 粒子质量是质子质量的4倍 即m 4 1 67 10 27kg 电荷量是质子的2倍 一 带电粒子的加速 图2 基本粒子的受力特点 对于质量很小的基本粒子 如电子 质子等 它们受到重力的作用一般静电力 故可以 远小于 忽略 2 粒子的加速度是多大 在电场中做何种运动 带电粒子的加速 运动分析 带电粒子从静止释放 将沿方向在匀强电场中做匀加速运动 电场力 F 3 计算粒子到达负极板时的速度大小 尝试用不同的方法求解 2 3 结果用字母表示 末速度大小 根据qU 得v 知识深化 1 带电粒子的分类及受力特点 1 电子 质子 粒子 离子等基本粒子 一般都不考虑重力 2 质量较大的微粒 带电小球 带电油滴 带电颗粒等 除有说明或有明确的暗示外 处理问题时一般都不能忽略重力 2 分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法 1 利用牛顿第二定律F ma和运动学公式 只能用来分析带电粒子的匀变速运动 例1如图3所示 M和N是匀强电场中的两个等势面 相距为d 电势差为U 一质量为m 不计重力 电荷量为 q的粒子 以速度v0通过等势面M射入两等势面之间 则该粒子穿过等势面N的速度应是 答案 解析 图3 导学探究 如图4所示 质量为m 电荷量为q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间 两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场 已知板长为l 板间电压为U 板间距为d 不计粒子的重力 二 带电粒子的偏转 1 粒子的加速度大小是多少 方向如何 做什么性质的运动 图4 答案 2 求粒子通过电场的时间及粒子离开电场时水平方向和竖直方向的速度 及合速度与初速度方向的夹角 的正切值 答案 答案如图所示 vx v0 3 求粒子沿电场方向的偏移量y 答案 知识深化 1 带电粒子垂直进入匀强电场的运动类似于物体的平抛运动 可以利用运动的合成与分解知识分析 2 分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理 即qE y Ek 3 两个特殊推论 1 位移方向与初速度方向间夹角 的正切为速度偏转角 正切的1 2 即tan 1 2tan 图5 例2如图6所示 两个板长均为L的平板电极 平行正对放置 两极板相距为d 极板之间的电势差为U 板间电场可以认为是匀强电场 一个带电粒子 质量为m 电荷量为 q 可视为质点 从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间 到达负极板时恰好落在极板边缘 忽略重力和空气阻力的影响 求 1 极板间的电场强度E的大小 图6 答案 解析 2 该粒子的初速度v0的大小 解析带电粒子在极板间做类平抛运动 在水平方向上有L v0t 答案 解析 3 该粒子落到负极板时的末动能Ek的大小 答案 解析 针对训练 多选 2017 扬州市高一下学期期终考试 如图7所示是某示波管的示意图 电子先由电子枪加速后进入偏转电场 如果在偏转电极上加一个电压 则电子束将会偏转 并飞出偏转电场 下面措施中能使电子偏转距离变大的是A 尽可能把偏转极板L做得长一点B 尽可能把偏转极板L做得短一点C 尽可能把偏转极板间的距离d做得小一点D 将电子枪的加速电压提高 答案 解析 图7 解析设加速电压为U1 设偏转电压为U2 联立得 本题选A C 达标检测 1 带电粒子的直线运动 两平行金属板相距为d 电势差为U 一电子质量为m 电荷量为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 如图8所示 OA L 则此电子具有的初动能是 答案 1 2 3 图8 解析 1 2 3 2 带电粒子的偏转 如图9所示 带电荷量之比为qA qB 1 3的带电粒子A B 先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中 不计重力 带电粒子偏转后打在同一极板上 水平飞行距离之比为xA xB 2 1 则带电粒子的质量之比mA mB以及在电场中飞行的时间之比tA tB分别为A 1 1 2 3B 2 1 3 2C 1 1 3 4D 4 3 2 1 答案 图9 1 2 3 解析 1 2 3 3 带电粒子的偏转 2017 宿迁市高一下学期期终考试 如图10所示 电子从静止开始被U 180V的电场加速 沿直线垂直进入另一个场强为E 6000V m的匀强偏转电场 而后电子从右侧离开偏转电场 已知电子比荷为 1011C kg 不计电子的重力 偏转极板长为L 6 0 10 2m 求 1 电子经过电压U加速后的速度vx的大小 图10 答案8 106m s 解得vx 8 106m s 答案 解析 1 2 3 2 电子在偏转电场中运动的加速度a的大小 答案1 1 1015m s2 解析电子在偏转电场中受到竖直向下的电场力 答案 解析 1 2 3 3 电子离开偏转电场时的速度方向与进入该电场时的速度方向之间的夹角 答案45 解析电子在水平方向上做匀速直线运动 答案 解析 1 2 3 在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动 联立解得 45 本课结束 即学即用 判断下列说法的正误 1 质量很小的粒子如电子 质子等 在电场中受到的重力可忽略不计 2 动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题 不能分析非匀强电场中的直线运动问题 3 带电粒子在匀强