1、第一章静电场9带电粒子在电场中的运动 学习目标1.会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题.2.能够用类平抛运动分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题.3.知道示波管的主要构造和工作原理.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究1 ldv0v0 lv0v0带电粒子在匀强电场中的偏转(1)运动性质沿初速度方向：速度为 的 运动.垂直v0的方向：初速度为 ，加速度为a 的匀加速直线运动.(2)运动规律偏移距离：因为t_，a_，所以偏移距离y _.偏转角度：因为vyat_，所以 知识梳知识梳理理v0 匀速直线零 2题型探究一、带电粒子在电场中的加速运动分析带电粒子在电场中的加速运动，可以从
2、动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：内容两个角度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，也可以是变力例例1如图4所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？答案解析图4质子和粒子都带正电，从A点释放都将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知，针对训练针对训练1如图5所示，P和Q为两平行金属板，两极板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子
3、到达Q板时的速率，下列说法正确的是A.两极板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B.两极板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C.与两极板间距离无关，仅与加速电压U有关D.以上说法都不正确图5答案二、带电粒子在电场中的偏转1.带电粒子垂直进入匀强电场的运动类似于物体的平抛运动，可以利用运动的合成与分解知识分析.规律：2.分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEyEk.3.两个特殊推论：(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为初速度方向位移的中点，如图6所示.图6例例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
4、垂直进入平行板间的匀强电场，如图7所示.若两板间距离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？答案解析图74 0 0 V在加速电压一定时，偏转电压U越大，电子在极板间的偏转距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压.加速过程中，由动能定理有：进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动lv0t 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V.针对训练针对训练2如图8所示，两个板长均为L的平板电极，平行正对放置，两极板相距为d，极板之间的电势差为U，
5、板间电场可以认为是匀强电场.一个带电粒子(质量为m，电荷量为q)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘.忽略重力和空气阻力的影响.求：(1)极板间的电场强度E的大小.答案解析图8两极板间的电压为U，两极板的距离为d，所以电场强度大小为(2)该粒子的初速度v0的大小.答案解析带电粒子在极板间做类平抛运动，在水平方向上有Lv0t(3)该粒子落到下极板时的末动能Ek的大小.答案解析达标检测31.两平行金属板相距为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出，最远到达A点，然后返回，如图9所示，OAh，则此电子具有的初动能是123
6、4答案解析图91234电子从O点运动到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小.根据题意和题图判断，电子仅受电场力，不计重力.根据能量守恒定律得12342.如图10所示，两极板与电源相连，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出.现使电子射入速度变为原来的2倍，电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板长度应变为原来的 答案解析图10(1)带电粒子在_区域是加速的，在_区域是偏转的.(2)若UYY0，UXX0，则粒子向_极板偏移，若UYY0，UXX0，则粒子向_极板偏移.3.如图11是示波管的原理图.它由电子枪、偏转电极(XX和YY)、荧光屏组成，管内抽成真空.给电子
7、枪通电后，如果在偏转电极XX和YY上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点.1234图11答案Y X 答案4.水平放置的两块平行金属板长L5.0 cm，两板间距d1.0 cm，两板间电压为90 V且上板为正.一电子沿水平方向以速度v02.0107 m/s从两板中间射入，如图12所示，求：(电子电荷量q1.61019 C，电子质量me9.11031 kg)(计算结果在小数点后保留两位有效数字)(1)电子偏离金属板时的侧位移；1234答案解析图120.49 cm(2)电子飞出电场时的速度；1234答案解析2.04107 m/s速度的方向与v0的夹角满足tan 0.2(3)电子离开电场后，打在屏上的P点，若s10 cm，求OP的长.1234答案解析2.49 cm电子飞出电场后做匀速直线运动，则OPystan 2.49 cm.
