带电粒子在电场中的运动知识梳理+典型例题+随堂练习含答案.doc

带电粒子在电场中的运动 回顾：1、电场的力的性质：E=F/q 2、电场的能的性质：Ep= j q WAB=UABq 3、是否考虑重力 ①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外,一般不考虑重力. ②带电颗粒: 如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确暗示外,一般都不能忽略重力. AB A B U d E + F v q、m 如图，不计重力，分析粒子由A板运动到B板时的速度多大。 １、动力学方法： 由牛顿第二定律： 由运动学公式： 问：若初速度不为零，则表达式怎么样？ 问：上面的表达适用于匀强电场，若是非匀强电场呢？ 2、动能定理： 由动能定理： 总结：动能定理只考虑始末状态，不涉及中间过程，使用起来比较方便简单。 例题 1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大（ ） 哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核 过度：以上是带电粒子在电场中的加速，研究的是直线运动的情况，下面我们来研究带电粒子在电场中做曲线运动的情况。 二、带电粒子在电场中的偏转 如图，平行两个电极板间距为d，板长为l，板间电压为U，初速度为v0的带电粒子质量为m，带电量为＋q．分析带电粒子的运动情况：假设粒子成功飞出(重力不计) 引导：分析粒子进入电场后的受力情况和运动情况，从而得出粒子 在电场中做类平抛运动 学生活动：类比平抛运动的规律，分析粒子在电场中的侧移距离和偏转角度 侧移量： 偏转角： 引导学生分析:侧移量和偏转角与哪些因素有关。 例题 3、三个电子在同一地点沿、同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ） A、 b和c同时飞离电场 B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上 C、进入电场时，c速度最大，a速度最小 D、c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大 过度：通过以上的学习，我们掌握了带电粒子在电场中的加速和偏转过程，若带电粒子既经过了加速又经过了偏转，结果会怎样呢？ 例题 4、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L， A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。 解答：（略） 过度： 通过结果可以看出，在其他条件不变的前提下，偏转的距离与AB两板间的电压成正比，通过改变两板间的电压就可以控制粒子在屏上的落点的位置。这个例子其实就是我们在电学中经常用到的示波管的原理。下面我们就来研究一下示波管。 三、示波管的原理 课件展示：示波管的内部结构图 多媒体动画介绍电子在示波管内部的运动过程 引导学生分析：在以下几种情况下，会在荧光屏上看到什么图形 图A如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加如图A所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？ 图A ②如果在XX’之间加图B所示的锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么情形？ 图B③ 如果在YY’之间加如图A所示的交变电压，同时在XX’ 图B 【考点】 ①、带电粒子经加速电场后进入偏转电场 U1dU2qv1v2Lqv0 U1 d U2 q v1 v2 L q v0 v1 q y 解：（1）粒子穿越加速电场获得的速度 设带电粒子的质量为，电量为，经电压加速后速度为。由动能定理有 ， （2）粒子穿越偏转电场的时间： 带电粒子以初速度平行于两正对的平行金属板从两板正中间射入后，在偏转电场中运动时间为，则 （3）粒子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度： 带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向的加速度 （4）粒子离开偏转电场时的侧移距离： 带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向作初速度为0的做匀加速直线运动 （5）粒子离开偏转电场时沿电场方向的速度为： 带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为，则 （6）粒子离开偏转电场时的偏角： 设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为。则 ②、带电粒子在复合场中的运动 图6－4－6图6－5－1【例2】如图6－4－6， 图6－4－6 图6－5－1 图6－4－8图6－5－1【解析】方法一：设小球在图6－4－7中的Q处时的速度为u 图6－4－8 图6－5－1 开始小球平衡时有qE＝mgtanθ ∴T＝mv2/L－mgcos(θ－α)/cosθ 可以看出，当α＝θ时，T最小为：T＝mv2/L－mg/cosθ 若球不脱离轨道T≥0，所以 所以最小速度为  方法二：由题给条件，可认为小球处于一个等效重力场中，