9带电粒子在电场中运动》导学案

9带电粒子在电场中运动》导学案

二、重点和难点

1、解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法

2、对电场对粒子加速的规律的理解；

3、偏转问题的分析方法。

一、预习案

1、带电粒子：如电子、质子、原子核等，一般地，重力 << 电场力，重力可忽略不计。

而其它宏观中的带电小物体（如带电液滴、带电小球等）在没有特别说明的情况下我们要考虑它们自身的重力。

2、带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后，由于电场力方向与粒子的运动方向在

，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做

。

3、带电粒子的偏转（限于匀强电场）（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做

。（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的知识方法：沿初速度方向为，

位移与时间的关系为，运动时间t= 。沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a= 。离开电场时的偏移量

二、探究案

一、带电粒子的加速问题一：两块平行正对的金属板

A 、

B ，相距为 d ，带有等量异号电荷，电压为 U ，场强为 E ，如图所示。一质量为 m ，电荷为 q 的带正电的粒子从 A 板处由静止开始运动，求其到达 B 板的速度是多大？

（用两种解题方法）方法一：牛顿运动定律＋运动学公式：方法二：动能定理（能量观点）

二、带电粒子的偏转如图，带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场，将会发生偏转，做一个抛物线运动。

1 、运动性质：类平抛运动（类比法）

2 、运动规律：

（两个方向分析）如果带电粒子偏转后飞出电场，则其侧移距离和偏转角度为多少？

加速度a=垂直板面方向偏移的距离为y=粒子的飞行时间t=带入可得y=y由那几个量决定：垂直板面的速度v=偏转角度tan=偏转角度由那几个量决定：思考：

1、偏转角度tan和位移与初速度夹角tanθ有什么关系？

2、粒子从偏转电场中射出时，就好像是从板间的1/2处沿直线射出似的吗？

三、带电粒子在电场中先加速后偏转：

例

3、如上图，加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板长为ｌ，间距为ｄ，求质量为ｍ，带电量为ｑ的质子经加速电压和偏转电压射出电场后的偏移量y及偏转角度tan。思考讨论：经过相同电场加速，又经过相同电场偏转的不同带电粒子，其运动轨迹重合吗？偏转位移、偏转角度与粒子的带电量和质量有关吗？偏转角度tan=垂直板面方向偏移的距离为y=可见：

四、示波管的原理（应用）示波管的结构如图1-9-12，示波管主要由

、

和

三部分组成。管内抽成，电子枪通电后发射

，电子在电场作用下被加速，然后进入电场。偏转电极一般有相互的两组，一组控制偏转，一组控制

偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。

三、练习案

1、如图9－5－1所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离y和偏转角φ（U、d、L保持不变）（1）进入偏转电场的速度相同时（2）进入偏转电场的动能相同时（3）进入偏转电场的动量相同时（4）先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场时

2、一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间d=

1、0cm ，板长l=

5、0cm，那么，要使电子能从平行板间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？

3、一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是 ( )

A、匀速直线运动

B、匀加速直线运动

C、匀变速曲线运动

D、匀速圆周运动

4、下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为的电场后，哪种粒子的速度最大（）

A、质子；

B、氘核；

C、氦核（粒子）；

D、钠粒子；

5、如图所示，带电量之比为的带电粒子

A、B先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为，则带电粒子的质量之比以及在电场中飞行时间之比分别为（）

A、1:1，2:3；

B、2:1，3:2；

C、1:1，3:4；

D、4:3，2:1