带电粒子在电场中的运动导学案第二课时-副本

10.5带电粒子在电场中的运动导学案（第二课时）班级姓名小组【学习目标】1、知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。2、了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。3、通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。【重难点】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问题。一、带电粒子在电场中的偏转1.运动状态分析带电粒子以初速度v0沿垂直于电场线方向从两极板中间位置飞入匀强电场，只受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用，则粒子做匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线，类似于平抛运动，叫类平抛运动。思想：应用运动的合成与分解进行分析。2.处理方法：（1）沿初速度v0方向的分运动为匀速直线运动。（2）沿静电力方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动（电场力相当于平抛运动的重力）。考点带电粒子的加速和偏转1.基本关系如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0垂直电场线进入匀强电场，加速度a=qEm=2.导出关系y=qL2粒子离开电场时的偏移距离为；tanθ=粒子离开电场时偏转角的正切值：tanθ=粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切值：qU（2）粒子经加速电场U0加速后进入偏转电场：由于，则ytanθtanα3.两个推论（1）沿垂直于电场方向射入（即沿x轴射入）的带电粒子在射出电场时速度的反向延长线交x轴于一点，该点与射入点间的距离为带电粒子在x轴方向上位移的一半。（2）位移方向与初速度方向间夹角的正切值为速度偏转角的正切值的，即tanα=tanθ。例题2：如图，两相同极板A与B的长度l为6.0cm，相距d为2cm，极板间的电压U为200V。一个电子沿平行板面的方向射入电场中，射入时的速度v0为3.0×107m/s。把两极板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ。练习1.如图所示，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电场强度为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e/m≈16/9×1011C/kg，不计电子的重力，偏转极板长为L＝6.0×10－2m。求：电子经过电压U加速后的速度的大小；电子在偏转电场中运动的加速度a的大小；电子离开偏转电场时的速度方向与刚进入该电场时的速度方向之间的夹角θ。练习2.电子从静止出发被1000V的电压加速，然后沿着与电场垂直的方向进入另外一个电场强度为5000N/C的匀强偏转电场，进入方向与电场强度方向垂直，已知偏转电极长6cm，求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角的正切值．（电子电量e＝1.6×10﹣19C，电子质量m＝0.9×10﹣30kg）α二、带电粒子在电场中的加速偏转一体−−−−−−−v0−−−−−−++++++q+++++ULdsOU0vxvyvyY已知q，，U，d，L，s，求tanα，y，Y。结论：静止的不同带电粒子，经同一电场加速，再垂直射入同一个偏转电场，射出粒子的角度α，偏转位移y，偏转量Y均不变，与q，m无关。径迹完全相同，但运动时间t是不同的。1.静止的一价氢离子(_1^1)H和二价氦离子(_2^4)He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.离开偏转电场时速度方向不同 B.离开偏转电场时速度方向相同C.到达屏上同一点 D.到达屏上不同点2.水平放置的两块平行金属板长L＝5.0cm，两板间距d＝1.0cm，两板间电压90V，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v0＝2.0×107m/s，从两板中间射入，求：(1)电子离开金属板时的侧位移是多少？(2)电子飞出电场时的速度是多少？(3)电子离开电场后，打在屏上P点，若s＝10cm，求OP高度。1.加速末速度：1.加速末速度：，解得2.偏转电场中运动时间：3.偏转电场出来后偏移量：，偏移角：.4.出偏移电场后打到屏幕上总偏移量：技巧点拨：偏转量和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场.三、当堂检测1.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，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间()A．随电压的增大而减小B．随电压的增大而增大C．与电压的增大无关D．不能判定是否与电压增大有关2.让质子和氘核的混合物沿与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的()A．初速度B．初动能C．加速度D．无法确定3.一束电子流在经U＝5000V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示。若两板间距d＝1.0cm，板长l＝5.0cm，求：(1)若要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？(2)若使电子打到下板中间，其他条件不变，则两个极板上需要加多大的电压？4.如图所示，从炽热的金属丝逸出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()A．仅将偏转电场极性对调B．仅增大偏转电极间的距离C．仅增大偏转电极间的电压D．仅减小偏转电极间的电压小结：带电粒子经过同一加速电场（U0）后，又经过同一偏转电场（U），它们的偏转距离y和偏转角θ一定相同。跟比荷无关y＝eq\f(1,2)at2＝___________，tanθ＝eq\f(vy,v0)=_____________5.(多选)如图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6.一个电荷量为q=2×108C、质量为m=1×1014kg、带负电的粒子，由静止经电压为U1=1600V的加速电场加速后，立即沿中心线O1O2垂直进入一个电压为U2=2400V的