高中物理（人教版）选修3-1 第1章 第9节　带电粒子在电场中的运动

欢迎进入物理课堂 第九节带电粒子在电场中的运动 课标定位学习目标 1 掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律 2 知道示波管的主要构造和工作原理 重点难点 应用动力学的观点和功能关系来分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第九节带电粒子在电场中的运动 课前自主学案 课前自主学案 一 带电粒子1 带电粒子 如电子 质子等 由于质量很小 重力 静电力 故重力可以忽略 2 带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是加速和偏转 远小于 二 带电粒子的加速如图1 9 1所示 质量为m 带正电荷q的粒子 在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中 图1 9 1 qU 三 带电粒子的偏转1 进入电场的方式 以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场 2 受力特点 电场力大小 且方向与初速度v0的方向 3 运动特点 做 运动 与力学中的 类似 4 运动规律 如图1 9 2所示 图1 9 2 不变 垂直 匀变速曲线 平抛运动 v0 v0t 四 示波管的原理1 构造示波管是示波器的核心部件 外部是一个抽成真空的玻璃壳 内部主要由 由发射电子的灯丝 加速电极组成 由偏转电极XX 和偏转电极YY 组成 和 组成 如图1 9 3所示 图1 9 3 电子枪 偏转电极 荧光屏 2 原理灯丝被电源加热后 出现热电子发射 发射出来的电子经加速电场加速后 以很大的速度进入偏转电场 如在电极YY 之间加一个待显示的信号电压 在XX 偏转板上加一仪器自身产生的锯齿形电压 在荧光屏上就会出现按YY 偏转电压规律变化的可视图象 核心要点突破 一 带电粒子的加速1 受力分析 因带电粒子 电子 质子 粒子 受到的重力远远小于电场力 所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时可忽略重力 而带电液滴 小球 尘埃则不可忽略重力 在分析这类问题时只需求电场力与重力的合力就可以了 2 处理方法 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析 其比较如下 特别提醒 1 对带电粒子进行受力分析 运动特点分析 力做功情况分析是选择规律解题的关键 2 选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑 应用功能关系列式简单 方便 不易出错 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图1 9 4所示 电子由静止开始从A板向B板运动 当到达B板时速度为v 保持两板间电压不变 则 图1 9 4 A 当增大两板间距离时 v增大B 当减小两板间距离时 v增大C 当改变两板间距离时 v不变D 当增大两板间距离时 电子在两板间运动的时间增大 特别提醒 对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解 但只能求出速度的大小 不能求出速度的方向 涉及到方向问题 必须采用把运动分解的方法 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图1 9 6所示 两金属板与电源相连接 电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场 且恰好从正极板边缘飞出 现在使电子入射速度变为原来的两倍 而电子仍从原位置射入 且仍从正极边缘飞出 则两极板的间距应变为原来的 图1 9 6 课堂互动讲练 如图1 9 7所示 在点电荷 Q的电场中有A B两点 将质子和 粒子分别从A点由静止释放到达B点时 它们的速度大小之比为多少 思路点拨 带电粒子被加速 在匀强电场中做匀加速直线运动 在非匀强电场中做变速运动 解决问题的方法是利用动能定理 图1 9 7 名师归纳 由于非匀强电场中带电粒子的运动为变加速运动 因此不能通过求加速度的方法来求速度 但由于电场力做功W qU对于不论是匀强电场还是非匀强电场都适用 因此可以利用动能定理 通过功能关系来解决 变式训练1 2011年福建师大附中高二检测 如图1 9 8所示 两块平行金属板M N竖直放置 它们的电压恒为U 一电子 不计重力 从N板静止释放 它运动到M板时速率为v 现将M板水平向右移动一段距离 再次将电子从N板静止释放 下列判断正确的是 图1 9 8 A 金属板M N的带电荷量不变B 电子运动过程的加速度变大C 电子运动到M板所用的时间变长D 电子运动到M板时速率变小 2011年聊城三中高二月考 一束电子流在经U 5000V的加速电压加速后 在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场 如图1 9 9所示 若两板间距d 1 0cm 板长l 5 0cm 那么要使电子能从平行板间飞出 两个极板上最大能加多大电压 图1 9 9 思路点拨 电子经加速后水平飞入两板之间做类平抛运动 两板间所加电压的最大值对应电子恰好沿板右边缘飞出的情况 答案 400V 2 粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板 对应着同一临界状态 擦边球 根据题意找出临界状态来确定极值 也是求解极值问题的常用方法 变式训练2示波管是一种多功能电学仪器 它的工作原理可以等效成下列情况 如图1 9 10所示 真空室中电极K发出电子 初速度不计 经过电压为U1的加速电场后 由小孔S沿水平金属板A B间的中心线射入板中 金属板长为L 相距为d 当A B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点 已知电子的质量为m 电荷量为e 不计电子重力 下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是 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 图1 9 10 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全