高中物理九带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修3

1、九、带电粒子在电场中的运动 知识网络图：1、运动状态分析：带电粒子沿着与电场平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在 上，做 运动。2、用功能观点分析：粒子动能的变化等于电场力做的功。表达式： 带电粒子的加速 带电粒子在电场中的运动1、电场使带电粒子的速度方向发生改变，这种作用就是带电粒子的偏转，其中最简单的情况是事电粒子以垂直场强的方向进入匀强电场，带电粒子的运动类似于 2、运动分析：带电粒子在水平方向做匀速直线运动，速度vx=v0，通过电场时所需时间 在竖直方向上做匀加速直线运动，加速度 速度 ，位移 。粒子离开电场时偏转角（偏离入射方向的角度）的正切值为 。带电粒子的偏转让 一、

2、带电粒子的加速问题1：一使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办？+u-.-qu.+q方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。方案2：v00，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。问题2：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的？ 问题3：结合图示，分别从运动学的角度和能量的角度两个方面推导，当v0=0时，带电粒子到达另一极板时的速度大小？方法一：方法二：问题4：结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（w=fscos恒力，w=qu任何电场）讨论各方法的实用性地。练习1：若初速度v00，推导最终的速度表达式。+q练习2：如图所示，在点电荷+q的电场

3、中有a、b两点，将质子和粒子 （氦的原子核）分别从a点由静止释放到达b点，这们的速度大小之比为多少？【例1】如图，e发射的电子初速度为零，两电源的电压分别为45v、30v，a、b两板上有小孔oa、ob，则电子经过oa、ob孔以及到达c板时的动能分别是：eka= ，ekb= ，ekc= .例2、一匀强电场的电场强度随时间变化的图象如图所示，匀强电场中有一带电粒子，在t=0时由静止释放，若带电粒子只受电场力的作用，则在开始运动的4s时间内，下列说法正确的是（ ）a在t=2s时，带电粒子离出发点最远 b在t=1.5s时，带电粒子离出发点最远c带电粒子将向一个方向运动 d4s末带电粒子回到原出发点例3

4、、如图所示，在平行金属板ab间和bc间分别由电源提供恒定的电压u1和u2，且u2u1。在a板附近有一电子，质量为m,电荷量为-e,由静止开始向右运动，穿过b板的小孔进人bc之间，若ab间距为d1，bc间距为d2。求：（1）电子通过b板小孔后向右运动时，电子距b板的最大距离；（2）电子在ac间往返运动的周期。例4、如图所示，整个空间存在着水平向左电场强度e=5×102vm的匀强电场，质量为m=2kg的小车b静止在光滑水平面上，现将一个质量为m=05 kg带正电荷q=10-3c的小物体a无初速度放在b的右端，同时给小车b一个水平向右的恒力f=1n，它们将由静止开始运动。物体与小车之间绝缘

5、且有摩擦力作用，求：(1)若想物体不会从车上滑下，物体与小车之间动摩擦因数0至少为多少?(2)若物体与小车之间动唪擦因数=03，并给a水平向左的初速度v0=9ms。求小车的长度至少为多少物体不会从车上滑下?a与b相互作用过程中系统增加的内能(g=10m/s2)例1：【解析】由图示可知：a、b板带正电，且电势相等，电子在e、a之间被电场加速，由动能定理可得：eueaeka0 而uea45v 所以eka45ev 电子在a、b之间作匀速直线运动，所以ekbeka45ev 电子在b、c之间作减速运动，由动能定理可得：eubcekcekb 而 ubc30v 所以ekcekbeubc15ev【答案】45e

6、v、45ev、15ev2、答案：bd3、答案: 解析（1）（共4分）设这个最大距离为xm，则由功能关系，有： q·d1 = q·xm （2分） xm=（2分） （2）（共6分）eu1 =mv（2分） d1 =t1 （1分） xm=t2（1分） t=2t1+2t2= =( +)（2分）二、带电粒子的偏转：如果带电粒子在电场中运动方向与加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢？下面我们通过一种较特殊的情况来研究。问题1：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场，讨论：（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，这种运动的研究方法是什

7、么？（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗？小结：（1）：（2）：（3）：问题2：如图所示，设负电荷带电荷量为q，平行板长为l，两板间距为d，电势差为u，初速度为v0，试求： 带电粒子受力情况分析。 1、带电粒子在电场中运动的时间t。 2、粒子运动的加速度。3、粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。4、粒子在离开电场时竖直方向的分速度。5、粒子在离开电场时的速度大小。6、粒子在离开电场时的偏转角练习3：一个氢离子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两板间，它飞离电场时的偏转距离为d.如果换成一个两价氦离子以速度2v沿同样的方向飞入该电场，则飞离电场时的偏转距离为多少？练习4：如图

8、所示，平行金属板长为l，一个带电为+q、质量为m的粒子以初速度v0紧贴上板垂直射入电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°角，粒子重力不计，求：（1）粒子末速度大小（2）电场强度（3）两极板间距离归结2：三、带电粒子在电场中先加速后偏转问题3：如图，质量为m，带负电q的粒子，在静电力作用下，由静止开始，经过加速电压u1加速后进入偏转电场u2，试求：（1）偏移的距离y？；（2）偏移的角度 ？小结：根据上式可知，粒子的偏角与 无关，仅决定于 .即不同的的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是 .练习5：一束电子流在经u5000 v的加速电压

9、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，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?1、如图所示，相距为d的两块平行金属板m、n与电源相连，电键s闭合后，mn间有匀强电场，一个带电粒子，垂直于电场方向从m板边缘射入电场，恰好打在n板中央。若不计重力，下列说法正确的是：（ ）a若将n板向下移动d，可使粒子刚好飞出电场，b若将n板向下移动2d，可使粒子刚好飞出电场，c若s打开，为使粒子刚好飞出电场，可将n板向下移动dd若s打开，为使粒子刚好飞出电场，可将n板向下移动3d2、一个动能为k 的带电粒子，垂直于电场线

10、方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2k ，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器时的动能变为：（ ）a8k； b425k ；c5k； d4k3、如图所示，一个带电粒子，从粒子源飘入（初速度很小，可忽略不计）电压为u1的加速电场，经加速后从小孔s沿平行金属板a、b的中心线射入，a、b板长为l，相距为d，电压为u2。则带电粒子能从a、b板间飞出，应该满足的条件是（ ）a b c dlbm,qdv0a4. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长l = 0.1m，两板间距离 d = 0.4 cm，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为 m = 2×10-6kg，电量q = 1×10-8 c，电容器电容为c =10-6 f求(1) 为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的b点之内，则微粒入射速度v0应为多少？(2) 以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？ 1、