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1、9带电粒子在电场中的运动课标解读1.能应用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速 度和位移等物理量的变化.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.基础自主梳理一、带电粒子的加速1. 基本粒子的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)静电力，可以 2. 带电粒子的加速(1) 分析方法：.(2) 结论：初速度为零、带电荷量为g、质量为m的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，获得的速度为v= jmm判断(1
2、) 质量很小的粒子不受万有引力的作用.()(2) 带电粒子在电场中只受电场力作用时，电场力一定做正功.()(3) 电场力做正功时，粒子动能一定增加.()二、带电粒子的偏转质量为m、带电荷量为q的基本粒子，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为I， 板间距离为也 板间电压为U.1. 运动性质 (1)沿初速度方向：速度为的 运动.(2)垂直于v0的方向上：初速度，加速度为a=的匀加速直线运动.2. 运动规律(1) 偏移距离：因为t=-，a=qU，所以y=1at2=.ma2(2) 偏转角度：因为J =at=籍，则tan A*=.xmvoavo判断(1) 带电粒子以初速度v0垂直进入匀强电场中
3、，做类平抛运动.()(2) 解答带电粒子在电场中偏转问题的基本方法是运动的合成与分解.()(3) 带电粒子在匀强电场中的偏转角度与偏转电压有关.()三、示波管的原理示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由(发射电子的灯丝、加速电极组成）、（由一对X偏转电极板和一对y偏转电极板组成）和 组成，如图所示.偏转电极2.原理扫描电压：XX偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压.（2）灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速 度进入偏转电场，如果在y偏转极板上加一个 ，在x偏转极板上加一，在荧 光屏上就会出现按y偏转电压规律变化的可视图像.
4、课堂探究要点一 带电粒子在电场中的加速1. 带电粒子的加速当带电粒子以很小的速度进入电场中，在静电力作用下做加速运动，示波器、电视显像管中 的电子枪、回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的.2. 处理方法可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：两个角度 内容动力学角度功能关系角度涉及知识应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动 公式功的公式及动能定理选择条件匀强电场，静电力是恒力可以是匀强电场，也可以是非 匀强电场，电场力可以是恒力， 也可以是变力例1 如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和；a粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？答案我:1总结提升
5、该电场为非匀强电场，带电粒子在A. B间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的 途径解出该题，但注意到电场力做功W=qU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因 此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便.对点训练1 .如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，板间的电压不变，则（）A.当减小两板间的距离时速度v增大B.当减小两板间的距离时速度v减小C.当减小两板间的距离时速度v不变D.当减小两板间的距离时电子在两板间运动的时间变长答案：C2.（多选）如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，则下列对电子运动的描述中正确的是（设电源电压为U）（）A. 电子到达B板时的动能是e
6、UB. 电子从B板到达C板动能变化量为零C. 电子到达D板时动能是3eUD. 电子在A板和D板之间做往复运动 答案：ABD课堂探究要点二 带电粒子在匀强电场中的偏转1.基本关系：1vx=v0，x=v0t（初速度方向）1vy=at，）=2力2（电场线方向）2.导出关系：粒子离开电场时的侧向位移为广2岛粒子离开电场时的偏转角的正切vtan 6=甘=%qlUmv顶d粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切tan a=y一迥l 2mvd，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 沿初速度方向的位移.（2）位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切
7、的：，即tan a=2tan 3,以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子，不论m、q是否相同，只要土相同，即 比荷相同，则偏转距离y和偏转角3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3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3相同.例2如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转 电场，离开电场时的偏转量是。，两平行板间的距离为也 电势差为U2,板长为L.为了提高 h示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量;），可采用的方法是（）A
8、. 增大两板间的电势差U2B. 尽可能使板长L短些C. 尽可能使板间距离d小一些D. 使加速电压U1升高一些答案C总结提升（1）静止的带电粒子经同一电场加速，再垂直射入同一偏转电场，射出粒子的偏转角度和偏移量与粒子的q、m无关.（2）从垂直于电场方向射入的带电粒子在射出电场时速度的反向延长线交初速度延长线上的 一点，该点与射入点间的距离为带电粒子在初速度方向上位移的一半（带电粒子就好像是从“中点”射出似的）.对点训练3.示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室中电极K发出电子（初速度不计），经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水 平金属板A. B间的中心线
9、射入板中.金属板长为L，相距为 A斗d，当A、B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光7 汇:二气 屏上而显示亮点.已知电子的质量为m、电荷量为e，不计电*匕J子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是（）A. U1变大，U2变大B. U1变小，U2变大C. U1变大，U2变小D. U1变小，U2变小答案：B4. （多选）真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有 偏转电场，M为荧光屏，今有质子、氘核和a粒子均由A板从静止开始经加速电场加速后 垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上.已知质子、氘核和a粒子的质量之比为1 ： 2 ： 4，电荷量之比是1 ： 1 ： 2，则下列判断正确的是（A. 三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同C. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1 ： 1 ： 2D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1 ： 2 ： 4 答案：BC5. 如图所示，有一带电粒子贴着A板边缘沿水平方向射入匀强电场.当偏转电压为U1时， 带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹落到B板中 间.设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压q：U2为（）A. 1 ： 8B. 1 ： 4二C. 1 ： 2D. 1 ： 1 答案：A.P
