高中物理（人教版）選修3-1 第1章 第9節(jié)　帶電粒子在電場中的運動

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歡迎進入物理課堂 第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動 課標定位學習目標 1 掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉所遵循的規(guī)律 2 知道示波管的主要構造和工作原理 重點難點 應用動力學的觀點和功能關系來分析帶電粒子在電場中的加速和偏轉問題 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動 課前自主學案 課前自主學案 一 帶電粒子1 帶電粒子 如電子 質子等 由于質量很小 重力 靜電力 故重力可以忽略 2 帶電粒子在電場中運動的兩種最簡單的情況是加速和偏轉 遠小于 二 帶電粒子的加速如圖1 9 1所示 質量為m 帶正電荷q的粒子 在靜電力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動的過程中 圖1 9 1 qU 三 帶電粒子的偏轉1 進入電場的方式 以初速度v0垂直于電場線方向進入勻強電場 2 受力特點 電場力大小 且方向與初速度v0的方向 3 運動特點 做 運動 與力學中的 類似 4 運動規(guī)律 如圖1 9 2所示 圖1 9 2 不變 垂直 勻變速曲線 平拋運動 v0 v0t 四 示波管的原理1 構造示波管是示波器的核心部件 外部是一個抽成真空的玻璃殼 內部主要由 由發(fā)射電子的燈絲 加速電極組成 由偏轉電極XX 和偏轉電極YY 組成 和 組成 如圖1 9 3所示 圖1 9 3 電子槍 偏轉電極 熒光屏 2 原理燈絲被電源加熱后 出現(xiàn)熱電子發(fā)射 發(fā)射出來的電子經加速電場加速后 以很大的速度進入偏轉電場 如在電極YY 之間加一個待顯示的信號電壓 在XX 偏轉板上加一儀器自身產生的鋸齒形電壓 在熒光屏上就會出現(xiàn)按YY 偏轉電壓規(guī)律變化的可視圖象 核心要點突破 一 帶電粒子的加速1 受力分析 因帶電粒子 電子 質子 粒子 受到的重力遠遠小于電場力 所以討論帶電粒子在電場中運動的問題時可忽略重力 而帶電液滴 小球 塵埃則不可忽略重力 在分析這類問題時只需求電場力與重力的合力就可以了 2 處理方法 可以從動力學和功能關系兩個角度進行分析 其比較如下 特別提醒 1 對帶電粒子進行受力分析 運動特點分析 力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的關鍵 2 選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關系角度考慮 應用功能關系列式簡單 方便 不易出錯 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 如圖1 9 4所示 電子由靜止開始從A板向B板運動 當?shù)竭_B板時速度為v 保持兩板間電壓不變 則 圖1 9 4 A 當增大兩板間距離時 v增大B 當減小兩板間距離時 v增大C 當改變兩板間距離時 v不變D 當增大兩板間距離時 電子在兩板間運動的時間增大 特別提醒 對帶電粒子在電場中的偏轉問題也可以選擇動能定理求解 但只能求出速度的大小 不能求出速度的方向 涉及到方向問題 必須采用把運動分解的方法 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 如圖1 9 6所示 兩金屬板與電源相連接 電子從負極板邊緣垂直電場方向射入勻強電場 且恰好從正極板邊緣飛出 現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?而電子仍從原位置射入 且仍從正極邊緣飛出 則兩極板的間距應變?yōu)樵瓉淼?圖1 9 6 課堂互動講練 如圖1 9 7所示 在點電荷 Q的電場中有A B兩點 將質子和 粒子分別從A點由靜止釋放到達B點時 它們的速度大小之比為多少 思路點撥 帶電粒子被加速 在勻強電場中做勻加速直線運動 在非勻強電場中做變速運動 解決問題的方法是利用動能定理 圖1 9 7 名師歸納 由于非勻強電場中帶電粒子的運動為變加速運動 因此不能通過求加速度的方法來求速度 但由于電場力做功W qU對于不論是勻強電場還是非勻強電場都適用 因此可以利用動能定理 通過功能關系來解決 變式訓練1 2011年福建師大附中高二檢測 如圖1 9 8所示 兩塊平行金屬板M N豎直放置 它們的電壓恒為U 一電子 不計重力 從N板靜止釋放 它運動到M板時速率為v 現(xiàn)將M板水平向右移動一段距離 再次將電子從N板靜止釋放 下列判斷正確的是 圖1 9 8 A 金屬板M N的帶電荷量不變B 電子運動過程的加速度變大C 電子運動到M板所用的時間變長D 電子運動到M板時速率變小 2011年聊城三中高二月考 一束電子流在經U 5000V的加速電壓加速后 在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場 如圖1 9 9所示 若兩板間距d 1 0cm 板長l 5 0cm 那么要使電子能從平行板間飛出 兩個極板上最大能加多大電壓 圖1 9 9 思路點撥 電子經加速后水平飛入兩板之間做類平拋運動 兩板間所加電壓的最大值對應電子恰好沿板右邊緣飛出的情況 答案 400V 2 粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板 對應著同一臨界狀態(tài) 擦邊球 根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)來確定極值 也是求解極值問題的常用方法 變式訓練2示波管是一種多功能電學儀器 它的工作原理可以等效成下列情況 如圖1 9 10所示 真空室中電極K發(fā)出電子 初速度不計 經過電壓為U1的加速電場后 由小孔S沿水平金屬板A B間的中心線射入板中 金屬板長為L 相距為d 當A B間電壓為U2時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點 已知電子的質量為m 電荷量為e 不計電子重力 下列情況中一定能使亮點偏離中心距離變大的是 A U1變大 U2變大B U1變小 U2變大C U1變大 U2變小D U1變小 U2變小 圖1 9 10 知能優(yōu)化訓練 本部分內容講解結束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全