山东省德州市乐陵一中高中物理3.6带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修3-1【学习目标】1.掌握带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题2.知道示波管的构造和基本原理．【学习重点】带电粒子在匀强电场中的运动规律【学习难点】运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题【自主学习】本节讨论带电粒子在匀强电场中的运动，且带电粒子只受电场力的作用一．带电粒子的加速：带电粒子在电场中若只被加速而不改变运动方向，应以的方向进入匀强电场。若静电力方向与带电粒子运动方向相同，则带电粒子做运动；若相反，则做运动。如图，质量为m,带电量为+q的粒子从平行板电容器靠近正极板处无处速度释放，若电容器两极板所加电压为U两板间距为d，试求出带点粒子到达负极板时的速度。（本题中，若带电粒子的初速度为v0，结果怎样？）小结：处理带电粒子在匀强电场中的加速问题，通常可以采用动能定理，由于动能定理同样适用于变力做功，因此它还适用于一切电场，即包括非匀强电场。课堂练习（一）1.α粒子的质量是质子的4倍，电荷量是质子的2倍，它们从静止开始经同一电场加速后，获得的速度大小之比为（）A、1：2B、C、D、2：12.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是（）A、两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速度越大B、两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大1C、与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D、以上解释都不正确二．带电粒子的偏转不考虑带电粒子的重力，粒子以速度v0垂直于电场方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成________角的电场力作用而做____________运动。沿初速度方向做_____________运动；沿电场力方向做_______________运动。如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：（1）带电粒子在电场中运动的时问t。（2）粒子运动的加速度。（3）粒子受力情况分析。（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。（6）粒子在离开电场时的速度大小。（7）粒子在离开电场时的偏转角度θ。拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?2课堂练习（二）1.在电场中，电子在只受电场力的作用大，可能做（）A、匀速直线运动B、匀变速直线C、匀变速曲线运动D、匀速圆周运动2.电子、质子、α粒子由静止状态经相同电压加速后，垂直电场线进入同一匀强电场中，则：（）A．最后离开电场时，α粒子偏角最大B．最后离开电场时，质子的动能最大C．最后离开电场时，质子的速率最大D．电子通过匀强电场的时间最短三．示波管的原理巩固训练：1．一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2．如图所示是一个说明示波器工作原理的示意图电子经电压U1加速后以速度vo垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量是h，两平行板间距离为d，电势差是U2，板长是L，为提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量）可采用以下哪些方法（）A．增大两板间电势差ULB．尽可能使板长L短一些C．尽可能使板距d短一些D．使加速电压U1升高一些3.一束正离子以相同的速率从同一位置垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的轨迹3都是一样的，这说明所有离子（）A.都具有相同的质量B.都具有相同的电量C.都具有相同的比荷D.都属于同一种元素的同位素4.右图所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场兵器打在荧光屏上的P点，已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：（1）电子穿过A板时的速度大小；（2）电子从偏转电场射出时的侧移量；（3）P点到O点的距离。4
