重庆市开县中学高中物理《1.9 带电粒子在电场中的运动》导学案 新人教版选修3-1

1 重庆市开县中学高二物理重庆市开县中学高二物理 1 9 1 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 导学案导学案 新课标人教版 新课标人教版 3 13 1 学习目标 1 通过带电粒子在电场中的受力情况和运动情况 能分析其运动规律 2 能分析解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题 2 能够根据力的观点和能的观点求解带电粒子在电场中的运动 3 阅读教材和观察示波管的实物 明白示波管的构造和基本原理 重点 带电粒子在匀强电场中的运动规律 难点 难点 运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题 知识铺垫 问 1 带电粒子在电场中的运动可能有几种运动形式 问 2 分析带电粒子运动形式的思路 问 3 带电粒子在电场中要受到哪些力的作用 练一练 1 一个电子的质量为 0 91 10 30kg 电荷量 e 1 6 10 19 C 当它在 E 5 104V m 的 电场中时 受到的重力 G 为多大 受到的电场力 F 为多大 F G 你会发现什么 练一练 2 带电粒子在电场中处于静止状态 该粒子带正电还是负 电 模块一模块一 带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速 做一做 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压 U 两板间有一带正电荷 q 的带电粒子 它在电场力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速 度有多大 不考虑粒子的重力 请用两种方法求解 如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解 为什么 练一练练一练 下列粒子由静止经加速电压为 U 的电场加速后 哪种粒子动能最大 哪种粒子速度最大 A 质子 B 电子 C 氘核 D 氦核 模块二模块二 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 根据右图回答根据右图回答 1 q的受力怎样 q 的受力又怎样 2 2 水平方向和竖直方向的运动性质怎样 3 与学过的哪种运动形式类似 并试分析 练一练 1 质子 质量为 m 电量为 e 和二价氦离子 质量为 4m 电量为 2e 以相同的初动能 垂直射入同一偏转电场中 离开电场后 它们的偏转角正切之比为 侧移之比为 练一练 2 如图 三个电子在同一地点同时沿同一直线垂直飞入偏转电场 则由此可判断 A b 和 c 同时飞离电场 B 在 b 飞离电场的瞬间 a刚好打在下极板上 C 进入电场时 c 速度最大 a速度最小 D c 的动能增量最小 a和 b 的动能增量一样大 模块三模块三 示波管原理示波管原理 阅读教材 结合示波管的原理图思考以下问题 问 1 如果在电极 XX 之间和 YY 之间都不加电压 电子将打在荧光屏的什么位置 问 2 如果在电极 XX 之间不加电压 而在 YY 之间加不变电压 使 Y 的电势比 Y 高 电 子将打在荧光屏的什么位置 若 Y 的电势比 Y 高呢 问 3 如果在电极 YY 之间不加电压 但在 XX 之间加不变电压 使 X 的电势比 X 高 电 子将打在荧光屏的什么位置 若 X 的电势比 X 高呢 问 4 如果在电极 YY 之间加不变电压 使 Y 的电势比 Y 高 在 XX 之间加不变电压 使 X 的电势比 X 高 电子将打在荧光屏的什么位置 第二课时第二课时 拓展例与练拓展例与练 拓展一拓展一 加速与偏转一体加速与偏转一体 例例 离子发生器发射出一束质量为m 电荷量为q的负离子 从静止经加速电压U 1 加速后 沿垂直于电场线方向射入两平行板中央 受偏转电压U2作用后 以速度 离开电场 已知平 行板长为 两板间距离为d 求 1 离子在偏转电场中运动的时间 加速度 速度 v 的大 小 2 离子在离开偏转电场时的沿电场方向的偏移量和偏转角的正切值 3 练一练练一练 1 如图所示 初速度为零的 粒子和电子在电势差为 U1的电场中加速后 垂直进入电 势差为 U2的偏转电场 在满足电子能射出偏转电场的条件下 正确的说法是 A 粒子的偏转量大于电子的偏转量 B 粒子的偏转量小于电子的偏转量 C 粒子的偏转角大于电子的偏转角 D 粒子的偏转角等于电子的偏转角 2 如图 电子在电势差为 U1的加速电场中由静止开始加速 然后射入电势差为 U2的两块平 行极板间的电场中 入射方向跟极板平行 整个装置处在真空中 重力可忽略 在满足电子 能射出平行板区的条件下 下述四种情况中 一定能使电子的偏转角 变大的是 A U1变大 U2变大 B U1变小 U2变大 C U1变大 U2变小 D U1变小 U2变小 拓展二拓展二 带电粒子的先加速再偏转后匀速带电粒子的先加速再偏转后匀速 例例 一个电荷量为 q 质量为 m 的带电粒子 由静止进入一个电压为 U1的加速电场加速后 又 垂直进入一个电压为 U2的偏转电场 经偏转电场偏转后打在荧光屏上 整个装置如图示 不 计粒子的重力 求 1 出偏转电场时的偏移距离 y 2 出偏转电场时的偏转角 3 打在荧光屏上时的偏移距离 Y 练一练练一练 如图所示 二价氦离子和质子的混合体 经同一加速电场加速后 垂直射入同一偏 转电场中 偏转后 打在同一荧光屏上 则它们 A 侧移距离相同 B 偏转角相同 C 到达屏上同一点 D 到达屏上不同点 知识评价知识评价 1 电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场 恰好从正极板边缘飞出 如图所示 现在 保持两极板间的电压不变 使两极板间的距离变为原来的 2 倍 电子的入射方向及位置不变 且要电子仍从正极板边缘飞出 则电子入射的初速度大小应为原来的 A 2 2 B 2 1 C 2 D 2 2 下列带电粒子经过电压为 U 的电压加速后 如果它们的初速度均为 0 则获得速度最 大的粒子是 A 质子 B 氚核 C 氦核 D 钠离子 Na 4 3 如图所示 电子具有 100 eV 的动能 从 A 点垂直于电场线飞入匀强电场中 当从 D 点飞出电场时 速度方向跟电场强度方向成 1500角 则 A B 两点之间的电势差 UAB V 4 静止在太空中的飞行器上有一种装置 它利用电场加速带电粒子形成向外发射的高 速电子流 从而对飞行器产生反冲力 使其获得加速度 已知飞行器质量为 M 发射的是 2 价氧离子 发射离子的功率恒为 P 加速的电压为 U 每个氧离子的质量为 m 单位电荷的电 荷量为e 不计发射氧离子后飞行器质量的变化 求 1 射出的氧离子速度 2 每秒钟射出的氧离子数 离子速度远大于飞行器的速度 分析时可认为飞行器始终静止不动 5 如图所示一质量为 m 带电荷量为 q 的小球从距地面高 h 处以一定初速度水平抛出 在距