高中物理人教版选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动学案1

1．9带电粒子在电场中的运动【考纲要求】带电粒子在电场中的运动，=2\ROMAN\MERGEFORMATII级要求。示波管，=1\ROMAN\MERGEFORMATI级要求。【自主学习】1：我们学过的物体在衡力作用下的运动形式有哪？2：些带电粒子在电场中的加速规律和常用的处理方法是什么？3：电粒子在电场中的偏转中，它的运动和受力有什么特点？与我们前面学习的什么运动类似？4：如何处理带电粒子在电场中的偏转？5：示波管的工作原理是什么？【考点突破】典型例题1：让原来静止的氢核,氘核,氚的混合物经同一电场加速过程中或加速线束后,它们具有（）A.相同的速度B.相同的动能C.相同的加速度D.以上都不对解析：B一是知道三种粒子的电量和质量；二是要用动能定理来解决带电粒子的加速问题。反馈训练1：如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距为d,现有质量为m,电量为q的小球,从距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没能到达B板,求AB间电势差的最小值.典型例题2：.如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场，在与右侧虚线相距L处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan；(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离s.解：(1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：所以，所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为(3)设粒子在电场中的偏转距离为y，则又解得：反馈训练2：竖直放置的平行金属板A、B连接一恒定电压,两个电荷M和N以相同的速率分别从极板A边缘和两板中间沿竖直方向进入板间电场,恰好从极板B边缘射出电场,如图所示,不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用,下列说法正确的是 （）A.两电荷的电荷量可能相等 B.两电荷在电场中运动的时间相等C.两电荷在电场中运动的加速度相等 D.两电荷离开电场时的动能相等典型例题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，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？解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大．当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压．加速过程，由动能定理得：eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eU′,dm)③偏距y＝eq\f(1,2)at2④能飞出的条件为y≤eq\f(d,2)解①～⑤式得：U′≤eq\f(2Ud2,l2)＝eq\f(2×5000×1.0×10－22,5.0×10－22)V＝4.0×102V即，要使电子能飞出，所加电压最大为400V.反馈训练3：如图所示，从灯丝发出的电子经加速电场加速后，进入偏转电场，若加速电压为U1，偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，下列方法中正确的是()A．使U1减小到原来的1/2B．使U2增大为原来的2倍C．使偏转极板的长度增大为原来的2倍D．使偏转极板间的距离减小为原来的1/2【考点巩固】1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是()A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动D．匀速圆周运动2.如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的eq\f(1,2)后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)()A．使初速度减为原来的eq\f(1,2)B．使M、N间电压加倍C．使M、N间电压提高到原来的4倍D．使初速度和M、N间电压都减为原来的eq\f(1,2)3．一电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿越两平行板所需的时间()A．随电压的减小而减小B．随电压的减小而增大C．与电压无关D．随两板间距离的增大而减小4．带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有()A．增加带电粒子的电荷量B．增加带电粒子的质量C．增大加速电压D．增大偏转电压5．一束带有等量电荷量的不同离子从同一点垂直电场线进入同一匀强偏转电场，飞离电场后打在荧光屏上的同一点，则()A．离子进入电场的初速度相同B．离子进入电场的初动量相同C．离子进入电场的初动能相同D．离子在电场中的运动时间相同6.如图所示，氕、氘、氚的原子核自初速为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么()A．经过加速电场过程，电场力对氚核做的功最多B．经过偏转电场过程，电场力对三种核做的功一样多C．三种原子核打在屏上时的速度一样大D．三种原子核都打在屏上的同一位置上7．一个电子以4.0×107m/s的初速度沿电场线方向射入电场强度为2.5×104N/C的匀强电场中，问：这个电子在电场中能前进多远？用的时间是多少？这段距离上的电势差是多少V.？(电子质量m＝0.91×10－8．如图所示，A为粒子源，F为荧光屏．在A和极板B间的加速电压为U1，在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.现分别有质子和α粒子(氦核)由静止从A发出，经加速后以水平速度进入C、D间，最后打到F板上．不计粒子的重力，它们能打到F的同一位置上1.9带电粒子在电场中的运动反馈训练1：由动能定理得,得反馈训练2:AB反馈训练3答案：ABD【考点巩固】1答案A2答案BD3答案C4答案D解析同一加速电场、同一偏转电场，偏转角为tanθ＝eq\f(lU′,2dU)，U′为偏转电压，D正确．5答案C解析由题意知，不同粒子的偏转距离相同，y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)(eq\f(l,v0))2＝eq\f(qEl2,2mv\o\al(2,0))，故选项C正确．6答案解析同一加速电场、同一偏转电场，三种粒子带电荷量相同，在同一加速电场中电场力对它们做的功都相同，在同一偏转电场中电场力对它们做的功也相同，A错，B对；由于质量不同，所以打在屏上的速度不同，C错；再根据偏转距离公式或偏转角公式y＝eq\f(l2U′,4dU)，tanφ＝eq\f(lU′,2dU)知，与带电粒子无关，D对．7答案0.182m9.1×10－9s4.55×103解析电子在电场中做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得电子的加速度a＝eE/m①电子在电场中前进的时间t＝v0/a②电子在电场中前进的距离x＝at2/2③由①②③解得x＝0.182m，t＝9.1×10这段距离上的电势差U＝Ex＝4.55×1038答案能解析设粒子的质量为m，带电荷量为q，偏转电场的极板长为L，两板间距为d.在加速过程中由动能定理有：qU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)在偏转电场中，粒子的运动时间t＝eq\f(L,v0)加速度a＝eq\f(