人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动第一课时学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动第一课时学案，共4页。
[学习目标] 1.能从力和能量的角度分析带电粒子在电场中的加速问题(重点)。2.能运用类平抛运动的分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题(重难点)。
一、带电粒子在电场中的加速
炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加电压U，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。设电子刚离开金属丝时的速度为零，电子质量为m、电荷量大小为e。(如图)
(1)电子加速时受到几个力的作用？电子做什么运动？
(2)求电子到达正极板时的速度大小？(用不同的方法求解)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．带电粒子的分类及受力特点
(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力，但不能忽略质量。
(2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力。
2．分析加速运动的两种方法
例1 如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释正确的是( )
A．两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大
B．两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则获得的速率越小
C．两极板间的距离越小，加速度就越大，则获得的速率越大
D．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关
例2 如图所示，M、N是真空中的两块相距为d的平行金属板。质量为m、电荷量大小为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距N板eq \f(d,3)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(1,3)
B．使M、N间电压提高到原来的2倍
C．使M、N间电压提高到原来的3倍
D．使初速度和M、N间电压都减为原来的eq \f(2,3)
二、带电粒子在电场中的偏转
如图，两个相同极板Y与Y′的长度为l，相距d，极板间的电压为U。一个质量为m、电荷量为e的电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度为v0。把两极板间的电场看作匀强电场。
(1)电子在电场中做什么运动？如何处理？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)设电子不与平行板相撞，完成下列内容(均用题所给字母表示)。
①电子通过电场的时间t＝________。
②静电力方向：加速度a＝________，离开电场时垂直于极板方向的分速度vy＝________。
③速度与初速度方向夹角的正切值tan θ＝________。
④离开电场时沿静电力方向的偏移量y＝________。
例3 如图所示，质子(eq \\al(1,1)H)和α粒子(eq \\al(4,2)He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(两者均不计重力)，这两个粒子都能射出电场，α粒子的质量是质子的4倍，带电荷量是质子的2倍，则质子和α粒子射出电场时的偏移量y之比为( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶4
针对训练 如图所示，平行板电容器板间电压为U，板间距为d，两板间为匀强电场，让质子以初速度v0沿着两板中心线射入，沿a轨迹落到下板的中央，现只改变其中一个条件，让质子沿b轨迹落到下板边缘，则可以将( )
A．开关S断开
B．初速度变为2v0
C．板间电压变为eq \f(U,2)
D．竖直移动上板，使板间距变为2d
例4 (多选)如图所示，一电荷量为q的带电粒子以一定的初速度v0由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从Q点射出电场时其速度方向与电场线方向成30°角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计粒子重力作用，设P点的电势为零。下列说法正确的是( )
A．带电粒子在Q点的电势能为－qU
B．带电粒子带负电
C．此匀强电场的电场强度大小E＝eq \f(2\r(3)U,3d)
D．此匀强电场的电场强度大小E＝eq \f(\r(3)U,3d)动力学角度
功能关系角度
选择条件
匀强电场，静电力是恒力
任意电场，恒力或变力
常用关系式
F＝ma，v＝v0＋at，
x＝v0t＋eq \f(1,2)at2，
v2－v02＝2ax
匀强电场中：qEd＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mv02
非匀强电场中：qU＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mv02