高二物理带电粒子在电场中的运动.doc

省扬中高级中学高二物理选修教学案
第九节 带电粒子在电场中的运动导学案
学习目标：
1、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律；
2、理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析；
3、了解加速和偏转在实际中的应用。
4、掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法；
5、让学生通过讨论和思考得出知识，注重知识的建构过程；
学习过程：
一、带电粒子在电场中重力是否需要考虑：
1、带电体、带电小球、带电液滴等_____________________________。
2、带电微粒：如电子、质子、离子等______________________________。
3、结合题目进行分析：

二、带电粒子在电场中的运动情况分类：
1、带电粒子中电场中除受电场力以外还受其它力的作用，且合力为零，则带电粒了的运动状态是____________________________。

2、带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后，由于电场力方向与粒子的运动方向在________________，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做_______________________。
分析课本P33问题：用牛顿运动定律如何求解：

用动能定理如何求解：

讨论：(1)、若电荷具有初速度v0，则如何：________________________________________。
(2)、若电荷带负电，若电荷具有初速度v0从左侧向右运动，如何求到达右板时的速度：_____________________________________。
(3)、若电荷具有初速度，且与电场力方向不在一直线上，则作何运动______________。
三、带电粒子的偏转：课本P34例2
课堂练习：课本P39问题与练习。
课后练习：
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．对公式的适用条件，正确的有 （ ）
A．只适用于匀强电场中，v0=0的带电粒子被加速
B．只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向平行的情况
C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向垂直的情况
D．适用于任何电场中，v0=0的带电粒子被加速
3.在平行板电容器A、B两板上加上如图1-63所示的电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)( )
Ａ.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动
Ｂ.电子一直向A板运动 Ｃ.电子一直向B板运动
Ｄ.电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做来回周期性运动
图1-63

4．一质量为m，电量为q的带电粒子（不计重力），以平行于电场线的初速度v0射入匀强电场，经过t(s)时间，带电粒子具有的电势能与刚射入到电场时具有的电势能相同。则此匀强电场的场强是多大？带电粒子在带电场中所通过的路程是多大？

5．如图所示，将光滑金属环竖直放置在水平向
右的匀强电场中，场强为E。在环上套有一质量为m、带电量
为－q的小球，当小球从水平直径A端由静止释放，沿顺时针
滑到B时，小球对圆环的压力为多大？

6、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d=1.0cm ，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？ (电子电量为1.6×10-19C)

四、示波管的原理

示波管的结构如图，示波管主要由　　　、　　　　和　　　三部分组成。管内抽成　 　，电子枪通电后发射　 　　，电子在　 　电场作用下被加速，然后进入　 　电场。偏转电极一般有相互 　的两组，一组控制　 　偏转，一组控制　 　偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。

例1：如图所示的示波管，电子由阴极发射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为U2，两偏转极板间距为d，板长为L1，从偏转极板到荧光屏的距离为L2，求电子打在荧光屏上的偏距OP．

例2：同步练习册P19典例2。问：1、电子能否射出电场？若能，计算在电场中的偏转距离；若不能，计算电子沿板方向前进的距离。2、若不能射出，求在电压不变的情况下，B板至少平移多少，电子才能射出电场？

课后练习：
1.下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是 （ ）
A.质子(H) B.氘核(H) C.α粒子(He) D.钠离子(Na+)
2.一电子以初速度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．与电压减小与否无关 D.随两板间距离的增大而减少
3.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.增高加速电压 D.增高偏转电压
4.如图1-67所示，是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间距离为d，电势差是U2，板长是L．为提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量)可采用以下哪些方法 ( )
A．增大两板间电势差U2 B．尽可能使板长L短一些
C．尽可能使板距d小一些 D．使加速电压U1升高一些
图1-67
图1-68
5.喷墨打印机的结构如图1-68所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，此微滴经过带电室时被带上负电。带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后打倒纸上，显示出字体。设偏转板长1.6cm，两板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm。若一个墨汁微滴的质量为1.6×10-10kg，以20m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V，若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离是2.0mm，求这个墨汁微滴通过带电室的电量是多少？

6、如图所示，相距为d的两平行金属板M、N与电池组相连后，其间形成匀强电场，一带正点粒子从M极板边缘垂直于电场方向射入，并打在N极板的正中央。不计重力，现欲把N极板远离M极板平移，使原样射入的粒子能够射出电场，就下列两种情况求出N极板至少移动的距离.⑴电键闭合; ⑵把闭合的电键打开.