第1章静电场 第9节带电粒子在电场中的运动.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基础知识梳理,上页,下页,第一章 静电场,核心要点突破,课堂互动讲练,随堂达标自测,课时活页训练,第九节带电粒子在电场中的运动,学习目标：,1.,掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律,.,2,知道示波管的主要构造和工作原理,.,重点难点：,应用动力学的观点和功能关系来分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题,.,易错问题：,何时考虑带电粒子在电场中运动时的重力,.,课标定位,一、带电粒子,1,带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小，重力,静电力，故重力可以忽略,.,2,带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是加速和偏转,.,远小于,二、带电粒子的加速,如图,1,9,1,所示，质量为,m,，带正电荷,q,的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中,.,图,1,9,1,1,静电力对它做的功：,W,.,2,带电粒子到达负极板速率为,v,，它的动能为,E,k,m,v,2,.,3,由动能定理可知，,可解出,v,4,带电粒子在非匀强电场中加速，上述结果仍适用,.,qU,三、带电粒子在电场中的偏转,1,进入电场的方式：以初速度,v,0,垂直于电场线方向进入匀强电场,.,2,受力特点：电场力大小,，且方向与初速度,v,0,的方向,.,3,运动特点：做,运动，与力学中的,类似,.,不变,垂直,匀变速曲线,平抛运动,4,运动规律,(,如图,1,9,2,所示,),：,图,1,9,2,(1),水平方向：,速度：,v,x,位移：,x,l,v,0,v,0,t,(2),竖直方向：,速度：,v,y,at,位移：,(3),偏转角度：,tan,四、示波管的原理,1,构造,示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由,(,由发射电子的灯丝、加速电极组成,),、,(,由偏转电极,XX,和偏转电极,YY,组成,),和,组成，如图,1,9,3,所示,.,电子枪,偏转电极,荧光屏,图,1,9,3,2,原理,灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在电极,YY,之间加一个,，在,XX,偏转板上加一,，在荧光屏上就会出现按,YY,偏转电压规律变化的可视图象,.,待显示的信号电压,仪器自身产生的锯齿形电压,一、带电粒子的加速,1,受力分析：因带电粒子,(,电子、质子、,粒子,),受到的重力远远小于电场力，所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则不可忽略重力，在分析这类问题时只需求电场力与重力的合力就可以了,.,2,处理方法,：可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：,两个角度,内容,动力学角度,功能关系角度,涉及知识,应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式,功的公式及动能定理,选择条件,匀强电场，电场力是恒力,可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，电场力可以是恒力，也可以是变力,1.,对带电粒子进行受力分析，运动特点分析，力做功情况分析是选择规律解题的关键,.,2,选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错,.,特别提醒,二、带电粒子的偏转,(,如图,1,9,4,所示,),图,1,9,4,1,基本关系,对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及到方向问题，必须采用把运动分解的方法,.,特别提醒,如图,1,9,5,所示，在点电荷,Q,的电场中有,A,、,B,两点，将质子和,粒子分别从,A,点由静止释放，到达,B,点时，它们的速度大小之比是多少？,例,1,类型一,带电粒子被加速,图,1,9,5,【,思路点拨,】,带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定理,.,【,答案,】,1,1.,(2010,年北京海淀区高二教学质量检测,),图,1,9,6,为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，,A,为发射热电子的阴极，,K,为接在高电势点的加速阳极，,A,、,K,间电压为,U,.,电子离开阴极时的速度可以忽略,.,电子经加速后从,K,的小孔中射出的速度大小为,v,.,下面的说法中正确的是,(,),变式拓展,图,1,9,6,如图,1,9,7,所示，有一电子,(,电量为,e,),经电压,U,0,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,.,图,1,9,7,例,2,类型二,带电粒子在电场中的偏转,(2),设电子穿过电场时的动能为,E,k,，根据动能定理,E,k,2,如图,1,9,8,所示，,A,、,B,为两块足够大的相距为,d,的平行金属板，接在电压为,U,的电源上,.,在,A,板的中央,P,点放置一个电子发射源,.,可以向各个方向释放电子,.,设电子的质量为,m,、电荷量为,e,，射出的初速度为,v,.,求电子打在,B,板上的区域面积？,(,不计电子的重力,),图,1,9,8,变式拓展,解析：,打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速运动，即,r,v,t,在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即,d,at,2,(2010,年济南市高二质检,),如图,1,9,9,所示，在水平向右的匀强电场中的,A,点，有一个质量为,m,、带电荷量为,q,的油滴以速度,v,竖直向上运动,.,已知当油滴经过最高点,B,时，速度大小也为,v,.,求：场强,E,的大小及,A,、,B,两点间的电势差,.,图,1,9,9,例,3,类型三,带电体在电场中的运动,【,解析,】,油滴在重力和电场力两个恒力作用下，从,A,向,B,运动,.,这一运动可以看成是竖直上抛运动和水平方向上初速度为零的匀加速直线运动的合运动，所以可以选择有关运动学的知识和动能定理解题,.,根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有：,由动能定理得：,qEx,mgh,0,，即,再由动能定理得：,qU,AB,mgh,0,，,mgh,m,v,2,，所以,【,答案,】,见解析,【,题后反思,】,本题首先要体会关键词,“,最高点,B,”,的含义，既然是最高点，必然意味着竖直分速度为零，即小球只有水平速度,v,，这是解决此题的关键,.,然后，运用运动学公式和动能定理求解,.,3,如图,1,9,10,所示，在距地面一定高度的位置以初速度,v,0,向右水平抛出一个质量为,m,，电荷量为,q,的带负电小球，小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离,(,水平射程,).,若在空间上加一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程变为原来的 ，求此电场的场强大小和方向,.,图,1,9,10,变式拓展,答案：方向竖直向上,1,关于带电粒子,(,不计重力,),在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是,(,),A.,一定是匀变速运动,B.,不可能做匀减速运动,C.,一定做曲线运动,D.,可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动,解析：,选,A.,带电粒子在匀强电场中受恒定合外力,(,电场力,),作用,.,一定做匀变速运动，初速度与合外力共线时，做直线运动，不共线时做曲线运动，,A,对，,B,、,C,、,D,错,.,2,如图,1,9,11,所示，,a,、,b,、,c,表示点电荷的电场中三个等势面，它们的电势分别为,a,U,，,b,U,，,c,U,.,一带电粒子从等势面,a,上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面,b,时的速率为,v,b,，则它经过等势面,c,时的速率为,(,),图,1,9,11,3,如图,1,9,12,所示是一个示波管工作的原理图，电子经过加速后以速度,v,0,垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是,h,，两平行板间距离为,d,，电势差为,U,，板长为,l,，每单位电压引起的偏移量,(,h,/,U,),叫示波器的灵敏度,.,若要提高其灵敏度，可采用下列哪种办法,(,),A.,增大两极板间的电压,B.,尽可能使板长,l,做得短些,C.,尽可能使板间距离,d,减小些,D.,使电子入射速度,v,0,大些,图,1,9,12,4,如图,1,9,13,所示，氕、氘、氚的原子核自初速度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,(,),图,1,9,13,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,5,如图,1,9,14,所示，质量为,m,、电荷量为,e,的电子，从,A,点以速度,v,0,垂直场强方向射入匀强电场中，从,B,点射出电场时的速度方向与电场线成,120,角，则,A,、,B,两点间的电势差是多少？,图,1,9,14,