10.5帶電粒子在電場中的運動導學案（第二課時）班級姓名小組【學習目標】1、知道帶電粒子垂直于電場線進入勻強電場運動的特點，并能對偏移距離、偏轉角度、離開電場時的速度等物理量進行分析與計算。2、了解示波管的工作原理，體會靜電場知識對科學技術的影響。3、通過解決帶電粒子在電場中加速和偏轉的問題，加深對從牛頓運動定律和功能關系兩個角度分析物體運動的認識，以及將勻變速直線運動分解為兩個方向上的簡單運動來處理的思路的認識。【重難點】理解帶電粒子在電場中的運動規律，并能分析解決加速和偏轉問題。一、帶電粒子在電場中的偏轉1.運動狀態分析帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場線方向從兩極板中間位置飛入勻強電場，只受到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用，則粒子做勻變速曲線運動，運動軌跡是拋物線，類似于平拋運動，叫類平拋運動。思想：應用運動的合成與分解進行分析。2.處理方法：（1）沿初速度v0方向的分運動為勻速直線運動。（2）沿靜電力方向的分運動為初速度為零的勻加速直線運動（電場力相當于平拋運動的重力）。考點帶電粒子的加速和偏轉1.基本關系如圖所示，質量為m、電荷量為q的帶電粒子以初速度v0垂直電場線進入勻強電場，加速度a=qEm=2.導出關系y=qL2粒子離開電場時的偏移距離為；tanθ=粒子離開電場時偏轉角的正切值：tanθ=粒子離開電場時位移與初速度夾角的正切值：qU（2）粒子經加速電場U0加速后進入偏轉電場：由于，則ytanθtanα3.兩個推論（1）沿垂直于電場方向射入（即沿x軸射入）的帶電粒子在射出電場時速度的反向延長線交x軸于一點，該點與射入點間的距離為帶電粒子在x軸方向上位移的一半。（2）位移方向與初速度方向間夾角的正切值為速度偏轉角的正切值的，即tanα=tanθ。例題2：如圖，兩相同極板A與B的長度l為6.0cm，相距d為2cm，極板間的電壓U為200V。一個電子沿平行板面的方向射入電場中，射入時的速度v0為3.0×107m/s。把兩極板間的電場看作勻強電場，求電子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉的角度θ。練習1.如圖所示，電子從靜止開始被U＝180V的電場加速，沿直線垂直進入另一個電場強度為E＝6000V/m的勻強偏轉電場，而后電子從右側離開偏轉電場。已知電子比荷為e/m≈16/9×1011C/kg，不計電子的重力，偏轉極板長為L＝6.0×10－2m。求：電子經過電壓U加速后的速度的大小；電子在偏轉電場中運動的加速度a的大小；電子離開偏轉電場時的速度方向與剛進入該電場時的速度方向之間的夾角θ。練習2.電子從靜止出發被1000V的電壓加速，然后沿著與電場垂直的方向進入另外一個電場強度為5000N/C的勻強偏轉電場，進入方向與電場強度方向垂直，已知偏轉電極長6cm，求電子離開偏轉電場時的速度及其與進入偏轉電場時的速度方向之間的夾角的正切值．（電子電量e＝1.6×10﹣19C，電子質量m＝0.9×10﹣30kg）α二、帶電粒子在電場中的加速偏轉一體???????v0??????++++++q+++++ULdsOU0vxvyvyY已知q，，U，d，L，s，求tanα，y，Y。結論：靜止的不同帶電粒子，經同一電場加速，再垂直射入同一個偏轉電場，射出粒子的角度α，偏轉位移y，偏轉量Y均不變，與q，m無關。徑跡完全相同，但運動時間t是不同的。1.靜止的一價氫離子(_1^1)H和二價氦離子(_2^4)He的混合體，經同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉電場中，偏轉后打在同一熒光屏上，則它們()A.離開偏轉電場時速度方向不同 B.離開偏轉電場時速度方向相同C.到達屏上同一點 D.到達屏上不同點2.水平放置的兩塊平行金屬板長L＝5.0cm，兩板間距d＝1.0cm，兩板間電壓90V，且上板為正，一個電子沿水平方向以速度v0＝2.0×107m/s，從兩板中間射入，求：(1)電子離開金屬板時的側位移是多少？(2)電子飛出電場時的速度是多少？(3)電子離開電場后，打在屏上P點，若s＝10cm，求OP高度。1.加速末速度：1.加速末速度：，解得2.偏轉電場中運動時間：3.偏轉電場出來后偏移量：，偏移角：.4.出偏移電場后打到屏幕上總偏移量：技巧點撥：偏轉量和帶電粒子q、m無關，只取決于加速電場和偏轉電場.三、當堂檢測1.電子以初速度v0沿垂直場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中，現增大兩板間的電壓，但仍能使電子穿過該電場。則電子穿越平行板間的電場所需時間()A．隨電壓的增大而減小B．隨電壓的增大而增大C．與電壓的增大無關D．不能判定是否與電壓增大有關2.讓質子和氘核的混合物沿與電場垂直的方向進入勻強電場，要使它們最后的偏轉角相同，這些粒子進入電場時必須具有相同的()A．初速度B．初動能C．加速度D．無法確定3.一束電子流在經U＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示。若兩板間距d＝1.0cm，板長l＝5.0cm，求：(1)若要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大電壓？(2)若使電子打到下板中間，其他條件不變，則兩個極板上需要加多大的電壓？4.如圖所示，從熾熱的金屬絲逸出的電子(速度可視為零)，經加速電場加速后從兩極板中間垂直射入偏轉電場。電子的重力不計。在滿足電子能射出偏轉電場的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉角變大的是()A．僅將偏轉電場極性對調B．僅增大偏轉電極間的距離C．僅增大偏轉電極間的電壓D．僅減小偏轉電極間的電壓小結：帶電粒子經過同一加速電場（U0）后，又經過同一偏轉電場（U），它們的偏轉距離y和偏轉角θ一定相同。跟比荷無關y＝eq\f(1,2)at2＝___________，tanθ＝eq\f(vy,v0)=_____________5.(多選)如圖所示是某示波管的示意圖，電子先由電子槍加速后進入偏轉電場，如果在偏轉電極上加一個電壓，則電子束將會偏轉，并飛出偏轉電場．下面措施中能使電子偏轉距離變大的是()A．盡可能把偏轉極板L做得長一點B．盡可能把偏轉極板L做得短一點C．盡可能把偏轉極板間的距離d做得小一點D．將電子槍的加速電壓提高6.一個電荷量為q=2×108C、質量為m=1×1014kg、帶負電的粒子，由靜止經電壓為U1=1600V的加速電場加速后，立即沿中心線O1O2垂直進入一個電壓為U2=2400V的