10.5 带电粒子在电场中的运动 导学案 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.5带电粒子在电场中的运动导学案（2课时）学习目标：1．会从动力学角度、功能关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题2．知道偏转电场的原理，并分析计算偏转电场中的偏移距离、偏转角度、及离开电场时的速度3．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4．通过解决加速电场和偏转电场的问题，加深两种分析物体运动的方法的认知，以及化曲为直思想的再认识重难点：分析带电粒子的加速和偏转问题从动力学、功能关系多角度分析带电粒子再电场中的运动教学内容：一、【课堂任务】任务1：知道带电粒子如何在电场中加速，并分析带电粒子在电场中的一级加速问题任务2：会分析带电粒子在电场中的多级加速问题（选考要求）任务3：知道带电粒子如何在电场中偏转，并分析带电粒子在电场中的偏转问题任务4：会分析加速电场与偏转电场的综合问题，了解示波管工作原理二、【阅读课本并判断】1、带电粒子在电场中受力分析时一般需要考虑重力（）2、相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板间，除边缘外，可以看作匀强电场（）3、带电粒子在匀强电场中由静止释放后，将做匀加速直线运动（）4、带电粒子平行进入匀强电场后，运动轨迹将发生偏转（）5、带电粒子垂直进入匀强电场后，运动轨迹是抛物线，所以做的是平抛运动（）6、带电粒子垂直进入匀强电场后，做的是匀变速曲线运动（）7、物理上处理匀变速曲线运动，可以采用化曲为直的方法，化繁为简（）8、医院用的电子直线加速器利用了加速电场的作用使电子变成高速粒子，然后轰击重金属靶放出射线用于放射治疗，因为它不需要放射源，不开机时完全没有射线，相比于使用放射性物质的放射治疗，更加安全（）9、示波管是示波器的心脏，主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成（）10、示波管的原理利用了加速电场和偏转电场的作用，通过电子打在荧光屏的位置变化来反映所加电压的变化（）三、【课堂例题】例1、如图为直线加速器的示意图，平行金属板间距为d（较近），加上恒定电压U，质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A板由静止释放。求粒子到达B板的速度大小。（用两种方法）UUAABd+-方法一：从动力学角度分析方法二：从功能关系角度分析拓展思考：如果两极板间距较远，应该用哪种方法比较合适？（）A、方法一B、方法二C、两种方法均可D、两种方法都不可以思考：①观察u-t图像，说说它的变化周期是多少?②电场强度的方向变化的周期又是多少？③要保证电子实现多级加速的条件是什么？例2、见课本P44【思考：①观察u-t图像，说说它的变化周期是多少?②电场强度的方向变化的周期又是多少？③要保证电子实现多级加速的条件是什么？2TT2TT例3、如图，一带电粒子电荷量为-q，质量为m，沿平行于极板方向以初速度v0射入，已知两极板间距为d,极板长度为，AB两极板间电势差为U，极板间电场可以视为匀强电场，若不计粒子的重力，请回答：(1)带电粒子将往哪个极板偏转？做什么运动？(2)它在电场中运动了多少时间？(3)当它射出电场时偏移距离是多少？(4)当它射出电场时速度的偏转角度是多少？(5)当它射出电场时的速度大小是多少？duduAB拓展思考：思考2：电子将向x轴哪个方向偏转？思考1：电子将向y轴哪个方向偏转？思考2：电子将向x轴哪个方向偏转？思考1：电子将向y轴哪个方向偏转？例4、如图所示，有一电子(电荷量为e)经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB的长度；(2)电子穿出电场时的动能。四、【课堂练习】1、如图所示，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，OA=h，此电子具有的初动能是()A.edhU B.edUhC.eUdh 2、如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释中正确的是()A.两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则电子获得的速率越大B.两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则电子获得的速率越小C.两极板间的距离越小，加速度就越大，则电子获得的速率越大D.与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关3、如图所示，两金属板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出。现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板长度应变为原来的()A.2倍 B.4倍C.12 D.14、如图所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点A释放一个带电荷量为+Q(Q>0)的粒子，粒子重力不计，以水平初速度v0向右射出，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为1∶2时，恰好从下极板的端点B射出，则d与L之比为()A.1∶1 B.2∶1C.1∶2 D.1∶35、如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板长为L，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器灵敏度[即偏转电场中每单位偏转电