高中物理人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动导学案及答案，共5页。学案主要包含了带电粒子的加速，带电粒子在电场中的偏转，示波管等内容，欢迎下载使用。

1.理解带电粒子在电场中的运动规律，只受电场力时，带电粒子做匀变速运动．学会从力和能的转化两个角度来解决问题。
2.理解并掌握带电粒子在电场中偏转的原理，掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动──类平抛运动．
3.知道示波管的构造和原理．
重点和难点
带电粒子在电场中的加速和偏转，都是本节学习的重点，也是难点。
知识梳理
一、带电粒子的加速
二、带电粒子在电场中的偏转
水平：匀速直线运动：vx=v0、l=v0t
射线中点O′直接射出一样．
三、示波管
1．构造及功用
(1)电子枪：发射并加速电子
(2)偏转电极YY′：使电子束竖直偏转(加信号电压)
XX′：使电子束水平偏转(加扫描电压)
(3)荧光屏
(4)玻壳
2．原理：(1)YY′作用：被电子枪加速的电子在YY′电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，物质的残光特性看到一条竖直亮线．
例题精讲
例1．一电子以初速度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．与电压无关
D．随两板间距离的增大而减小
解析 因粒子在水平方向做匀速直线运动，极板长度和粒子初速度都未变化，故由t＝eq \f(l,v0)知C选项正确．
答案 C
例2.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，极板长L=0.1m，两板间距离d=0.4cm.有一束由相同粒子组成的带电粒子流从两板中央平行于板射入，由于重力作用，粒子能落到下板上.已知粒子质量为m=2×10-6kg，电荷量q=1×10-8C，电容器的电容C=10-6F.求:
(1)为使第一个粒子能落在下板中点O到紧靠边缘的B点之间，粒子入射速度v0应为多大?
(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少个落到下极板上?(g取10m/s2)
解析：(1)第一个粒子在极板间做平抛运动，即水平位移:x=v0t①
竖直位移:②
由①、②得
为使第一粒子能落在下板中点O到紧靠边缘的B点之间，x必须满足
∴
即:
(2)设以上述速度入射的带电粒子，最多能有n个落到下极板上.则第(n+1)个粒子的加速度为a，由牛顿运动定律得
mg-qE=ma③
其中④
由③、④得⑤
第(n+1)粒子做匀变速曲线运动
第(n+1)粒子不落到极板上，则
【反思】
当堂练习
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，粒子运动方向与场强方向平行的情况
C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与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
答案：D
2．如图1所示，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是 [ ]
A．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大
B．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大
C．与两板间距离无关，仅与加速电压U有关
D．以上说法都不正确
答案：C
3. 如图所示，初速度为零的电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )
A．U1变大，U2变大 B．U1变小，U2变大
C．U1变大，U2变小 D．U1变小，U2变小
答案 B
解析 带电粒子在加速电场中由动能定理知qU1=eq \f(1,2)mveq \\al(2,0) ①
在偏转电场中做类平抛运动vy=eq \f(qE,m)t=eq \f(qU2L,mdv0) ②
由①②式得tan =eq \f(vy,v0)=eq \f(U2L,2U1d)(为电子的偏转角)．要使偏转角变大，可知只有B正确．
4. 如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上竖直固定一光滑绝缘的挡板ABCD，AB段为直线挡板，与水平方向成45角，BCD段是半径为R的圆弧挡板，挡板处于场强为E的匀强电场中，电场方向与圆直径MN平行．现有一带电荷量为q、质量为m的小球由静止从挡板内侧上的A点释放，并且小球能沿挡板内侧运动到D点抛出，则( )
A．小球一定带正电 B．qE≥mg
C．小球一定带负电 D．qE＜mg
答案 AB
解析 由题目可知小球从静止由A点释放，能沿挡板内侧运动到D点抛出，说明小球受合力一定是向下偏右，偏右的方向至少与AB平行，所以电场力一定向右且大于或等于重力．所以A、B正确．
收
获
疑
问