选修39 带电粒子在电场中的运动导学案及答案

这是一份选修39 带电粒子在电场中的运动导学案及答案，共5页。学案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，重点和难点等内容，欢迎下载使用。

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。
二、过程与方法：
1、掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法；
2、让学生通过讨论和思考得出知识，注重知识的建构过程；
三、情感态度与价值观：
1、了解加速和偏转在实际中的应用，培养应用知识的意识，激发学习兴趣；
2、在讨论中培养合作精神
四、重点和难点
1、解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法
2、对电场对粒子加速的规律的理解；
3、偏转问题的分析方法。
一、预习案
1、带电粒子：如电子、质子、原子核等，一般地，重力 << 电场力，重力可忽略不计。
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 。
3、带电粒子的偏转（限于匀强电场）
（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向 ，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做 。
（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的知识方法：
沿初速度方向为 ，位移与时间的关系为 ，运动时间t= 。
沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a= 。
离开电场时的偏移量
二、探究案
一、带电粒子的加速
问题一：两块平行正对的金属板 A 、 B ，相距为 d ，带有等量异号电荷，电压为 U ，场强为 E ，如图所示。一质量为 m ，电荷为 q 的带正电的粒子从 A 板处由静止开始运动，求其到达 B 板的速度是多大？
讨论：如何分析
（提示可以用牛顿定律、动能定理、等）
类似自由落体运动（类比法）
二、带电粒子的偏转
如图，带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场，将会发生偏转，做一个抛物线运动。
1 、运动性质：类平抛运动 （类比法）
2 、运动规律：
（两个方向分析）
如果带电粒子偏转后飞出电场，则其侧移距离和偏转角度为多少？
加速度a=
垂直板面方向偏移的距离为y=
粒子的飞行时间t=
带入可得y=
y由那几个量决定：
垂直板面的速度v=
偏转角度tanØ=
偏转角度由那几个量决定：
小结：静电场与重力场的区别联系
注意求解问题的方法和推导过程，不必去记公式。
三、示波管的原理
图1-9-12
示波管的结构如图1-9-12，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。
三、练习案
例1．如图9－5－1所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离y和偏转角φ（U、d、L保持不变）
（1）进入偏转电场的速度相同时
（2）进入偏转电场的动能相同时
（3）进入偏转电场的动量相同时
（4）先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场时
例2．一束电子流在经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？
当堂检测
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
3．一质量为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。则此匀强电场为_____________，带电粒子在带电场中所通过的路程为______________。
4．如图9－5－7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____________。
图9－5－7\