带电粒子在电场中的运动知识梳理典型例题随堂练习.docx
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1、带电粒子在电场中的运动 回顾:1、电场的力的性质: 2、电场的能的性质: j q 3、是否考虑重力基本粒子:如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示外,一般不考虑重力.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.ABUdE+Fvq、m一、带电粒子在电场中的加速如图,不计重力,分析粒子由A板运动到B板时的速度多大。、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
2、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:侧移量和偏转角和
3、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,屏足够大,距离A、B板右边缘2L,板的中心线过屏的中心且和屏垂直。试求电子束打在
4、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,偏转的距离和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 如果在电极之间不加电压,但在之间加如图A所示的交变电压,在荧光屏上会看到什么图形?如果在之间加图B所示的锯齿形扫描电压,在荧光屏上会看到什么情形?图B 如果在之间加如图A所示的交变电压,同时在之
5、间加图B所示的锯齿形扫描电压, 在 荧光屏上会看到什么图形?【考点】、带电粒子经加速电场后进入偏转电场U1dU2qv1v2Lqv0v1qy【例1】如图所示,由静止开始被电场(加速电压为)加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入,从右侧射出,设在此过程中带电粒子没有碰到两极板。若金属板长为,板间距离为、两板间电压为,试分析带电粒子的运动情况。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
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