高中9 带电粒子在电场中的运动学案设计

这是一份高中9 带电粒子在电场中的运动学案设计，共3页。学案主要包含了带电粒子在电场中加速，带电粒子在电场中的偏转等内容，欢迎下载使用。

1、掌握带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题．
2、了解示波管的构造和基本原理．
3、通过带电粒子在电场中加速、偏转过程的分析，提高分析问题、解决问题的能力
学习重点
1.带电粒子在匀强电场中的加速问题的处理方法；
2.带电粒子在匀强电场中的偏转问题的处理方法；
学习难点
运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题
示波管的工作原理
知识梳理
一、带电粒子在电场中加速
方法：动能定理
二、带电粒子在电场中的偏转（粒子垂直进入匀强电场）
受力特点：只受一个电场力（恒力），且初速度与电场力垂直。
运动性质：类似平抛运动
处理方法：运动的合成与分解
运动规律： （1）沿初速方向：匀速直线运动 公式 vx=v0 x=v0t
（2）与初速垂直方向：匀加速运动 公式 vy=at y=at2/2
偏转距离： 偏转角度
例题精讲
例1 .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)
解析 由qE·l＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，当v0变为eq \f(\r(2),2)v0时l变为eq \f(l,2)；因为qE＝qeq \f(U,d)，所以qE·l＝qeq \f(U,d)·l＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，通过分析知B、D选项正确．
答案 BD
例2.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的同一位置上吗？

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 \\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(qE,m)＝eq \f(U2q,dm)
沿电场方向上的速度v′＝at
粒子射出电场时速度的偏转角度设为θ
tan θ＝eq \f(v′,v0)
偏移量y＝eq \f(1,2)at2
联立解得：tan θ＝eq \f(U2L,2U1d)，y＝eq \f(U2L2,4U1d)
可见y、tan θ与带电粒子的m、q无关，只由加速电场和偏转电场来决定，所以质子和α粒子能打到F上的同一位置．
答案 能
【反思】
当堂练习
1.下列带电粒子均从初速为零的状态开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差U后，哪个粒子获得的速度最大()
A.质子B.氘核C.а粒子D.钠离子
2.如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U.一质量为m(不计重力)、电荷量为-q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，此后穿过等势面N的速率应是()
A.B. C.D.
3.如图所示，一个电子(电荷量为-e，质量为m)以速度v0从A点沿着电场线方向射入场强为E的匀强电场中，到达B点时速度恰为零，则在此过程中，电子的电势能的增量为______,A、B两点的电势差为______，A、B两点的距离为______.
答案
1:A
2.C
3.
收
获
疑
问