《高中物理静电场（三）学案（一）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理静电场（三）学案（一）（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、静电场（三）【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问题。 2能应用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。3. 了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。知识点一 带电粒子的加速典例探究1如图所示，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动。关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是 ( )A两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D以上说法都不正确知识点一 带电粒子的加速自主学习1. 基本粒子的
2、受力特点 对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般_静电力，可以_。 2带电粒子的加速(1) 运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到静电力与运动方向 ，做匀加(减)速 运动。(2) 用功能观点分析： (语言叙述动能定理)。qUmv2(初速度 时)。qUmv2mv(初速度 零时)。注意：以上公式适用于 电场。2. 如图所示，水平放置的平行板电容器相距h，上极板A带正电，下极板B带等量的负电现有质量为m，带电量为q的小球从B板下方H处以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，求A、B间电势差
3、？ 挑战自我3. 如图所示，电子由静止开始从M板向N板运动，当到达N板时的速度为v，保持两板间的电压不变，则()A当增大两板间距离时，v增大B当减小两板间距离时，v增大C当改变两板间距离时，v不变D当增大两板间距离时，电子在两板间的时间变长4. 两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA间距为h，则此电子的初动能为()名师点睛1带电粒子的分类 (1) 基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。(2) 带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，
4、除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 2处理带电粒子在电场中运动问题的两种基本思路 (1) 从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运动学知识求解。由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度的大小为：a。若一个带正电荷的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d，则由公式v2v2ax可求得带电粒子到达负极板时的速度为v。(2) 从功能关系角度出发，用动能定理求解。带电粒子运动过程中，只受电场力作用，电场力做的功为：WqU 。根据动能定理有：Wmv20，解得v。特别提醒(1) 对带电粒子进行受力分析，运动特点分析和力做功情况分析是选择规律解题的关键。
5、AB C D知识点二 带电粒子的偏转典例探究1. 如图所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度v0，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度v离开电场，已知平行板长为l，两板间距离为d，求：(1) v0的大小；(2) 离子在偏转电场中运动的时间t；(3) 离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；(4) 离子在偏转电场中的加速度a；(5) 离子在离开偏转电场时的纵向速度vy；(6) 离子在离开偏转电场时的速度v的大小；(7) 离子在离开偏转电场时的纵向偏移量y；(8) 离子离开偏转电场时的速度偏转角的正切值。(2) 选择解
6、题的方法是优先从功能关系的角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错。知识点二 带电粒子的偏转自主学习1. 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到 的静电力作用而做 运动(轨迹为抛物线)。2. 偏转运动的分析处理方法(类似平抛运动分析方法)。 沿初速度方向以速度v0做 直线运动。 沿电场力方向初速度为零的 运动。3. 基本公式 加速度：a 。 运动时间：t 。 离开电场的偏转量：y 。 偏转角：tan 。名师点睛1. 对粒子的偏移量和偏转角的讨论如图所示，2. 一束电子流在经U5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距
7、离d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？3. 如图所示，一个电子以4106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成150角方向飞出，那么，A、B两点间的电势差为多少伏？(电子的质量为9.11031 kg) 4. 如图所示，带电量之比为qAqB13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xAxB21，则带电粒子的质量之比mAmB以及在电场中飞行时间之比tAtB分别为()水平方向Lv0t，则粒子在电场中的运动时间tL/v0
8、 竖直方向加速度aEq/mqU/md偏转距离yat22U粒子离开电场时竖直方向的速度为vyat则合速度(如上图所示)为v 粒子离开电场时的偏转角度的正切值为tanU.2. 偏转运动的分析处理方法 平抛运动的研究方法是运动的合成和分解，带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行若带电粒子仅受电场力作用以初速v0垂直进入匀强电场，则做类平抛运动，分析时一般都是分解为两个方向的分运动来处理(1) 沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动；(2) 沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。3几个推论(1) 粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线交于一点，此点平分沿初速
9、度方向的位移。(2) 位移方向与初速度方向间夹角的正切等于速度偏转角正切的，即tantan。A11,23B21,32C11,34D43,21挑战自我5. 下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差U后，哪个粒子获得的速度最大()A质子(H) B氘核(H)C粒子(He) D钠离子(Na)6. 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，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有离子()A都具有相同的质量B都具有相同的电荷量C具有相同的荷质比D都是同一元素的同位素 7. 电子从静止出发被1 000 V的电压加速，然后进入另一个电场强度为5 000 N/C的匀强
10、偏转电场，进入时的速度方向与偏转电场的方向垂直已知偏转电极长6 cm，求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角正切值。(3) 不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压U相同)，进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角相同。(4) 若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场，只要q相同，不论m是否相同，则偏转距离y和偏转角相同。(5) 不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压U相同)，进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角相同。特别提醒(1) 时间相等是两个方向分运动间联系的桥梁。(2)若带电粒子除受电场力作用之外，还受到重力作用或其他恒力作用，则同样要分解成两个不同方向的简单的直线运动来处理。 (3) 对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法。(4) 如选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力还是变力，以及初态和末态的动能增量；如选用能量守恒定律，则要分清有多少种形式的能在转化，哪种能量是增加的哪种能量是减少的。(5) 让不同的粒子以相同的速度进入偏转电场，由于轨迹不同，可以把不同的粒子分离开。4
