帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)課

1、復(fù)習(xí)課第一章第八節(jié)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（省靖中陳紅提供）【課前自主學(xué)習(xí)】、請(qǐng)學(xué)生自主復(fù)習(xí)教材第一章第八節(jié)P32 卩36二、結(jié)合復(fù)習(xí)的內(nèi)容思考如下問(wèn)題：1 .帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各有幾種類型？2電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做功的表達(dá)式如何？它們之間又有什么區(qū)另3. 帶電粒子垂直射進(jìn)勻強(qiáng)電場(chǎng)后 平行于極板方向速度規(guī)律 ，位移規(guī)律 ; 垂直于極板方向的速度規(guī)律 ，位移規(guī)律 速度偏向角的正切值表示為 ; 射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的側(cè)向位移表示為 。4. 示波管的工作原理是什么？三、自主解答以下三道題目：1.下列粒子從初速為零的狀態(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)后，速度最大的是（）A .質(zhì)子B .電子C.氦核D .鈉離子

2、2 .質(zhì)量為m帶電量為q的粒子以初速度 V從中線垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，剛好離開(kāi)電場(chǎng)，它在離開(kāi)電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)角正切為 0.5。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )A.如果帶電粒子的初速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25B.如果帶電粒子的初動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25C.如果帶電粒子的初動(dòng)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25D.如果帶電粒子的荷質(zhì)比變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.253. 一束電子流在 Ui= 500V的電壓作用下得到一定速度后垂直于平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng) 飛入兩板間的中央，如圖所示，若平行板間的距離d=1cm，問(wèn)：至少在平行板上加

3、多大電壓U2才能使電子不再飛出飛行板。vod1丄【課堂主體參與】學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法2了解現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，是如何利用電場(chǎng)來(lái)改變和控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng) 重點(diǎn)、難點(diǎn)1.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有平衡和變速運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡有直線和曲線（偏轉(zhuǎn)）2帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的幾個(gè)特征物理量學(xué)習(xí)內(nèi)容一、課前自主學(xué)習(xí)檢查1有一束正離子以相同速度從同一位置進(jìn)入帶電平行極電容器間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有 離子的運(yùn)動(dòng)軌跡一樣，說(shuō)明所有離子（）A .具有相同的質(zhì)量B .具有相同的電荷量C. 具有相同的電荷D .屬于同一元素2如圖，水平放置的平行金屬板充電后板間形成勻強(qiáng)

4、電場(chǎng)，板間距離為d，一個(gè)帶負(fù)電的液滴帶電量大小為 q，質(zhì)量為m，從下板邊緣射入電場(chǎng)，沿直線從上板邊緣射出，則（ ）A 液滴做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)B 液滴做的是勻減速直線運(yùn)動(dòng)c.兩板間的電勢(shì)差為mgdqD .液滴的電勢(shì)能減少了 mgd3. 在一個(gè)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，有許多負(fù)離子以相等的半徑圍繞正點(diǎn)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 這些負(fù)離子應(yīng)（）A 帶電量相等B 動(dòng)能相等C.質(zhì)量相等D 經(jīng)同一電場(chǎng)加速4. 質(zhì)量為m=5X 10_8kg的帶電粒子，以初速 vo=3m/s從水平放置的平行金屬板 a, b的 正中央射入（如圖），已知兩板長(zhǎng)I =10cm,兩板間距 d=1cm,當(dāng)兩板電勢(shì)差為 u=1.5 x 102V 時(shí)，

5、帶電粒子恰好能沿水平直線通過(guò)a, b兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)改變 a, b板間的電壓，試 問(wèn)電壓值在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，該帶電粒子總能從兩板之間飛出？二、構(gòu)建知識(shí)框架、剖析典型概念1 電場(chǎng)對(duì)電荷做功的計(jì)算 Wab = qU AB 一切電場(chǎng) Wab = qEdAB只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)dA、B兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離2帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)一一類平拋運(yùn)動(dòng) 平行于極板方向的速度規(guī)律 vx = v0，位移規(guī)律X = v0t。 垂直于極板方向的速度規(guī)律 v-qUt，位移規(guī)律y 丄t2md2md 速度偏向角的正切值表示為 tg22mdv0射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的側(cè)向位移表示為qUl22mdv0253帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)可能出現(xiàn)

6、的幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：f靜止平衡靜止，勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) J類平拋勻速變速運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)丿勻速、變速般曲線4 在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下重要結(jié)論 粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就好像是從極板間的-處沿直線射出似的。2 初速度為零的不同帶電粒子，經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)， 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，打在同一屏上時(shí)的偏轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)位移相同。三、自主研究例題例1如圖，兩帶有小孔S1 , S2的平行金屬板M、N水平放置，并分別與電源的正負(fù)極相連，閉合開(kāi)關(guān)，將一帶正電的小球從小孔正上方的P點(diǎn)無(wú)初速釋放，不計(jì)空氣阻力。小球恰好能穿過(guò)小孔S2，下列情況中，小球仍能穿過(guò)S2的是（)S1MS2NA 開(kāi)關(guān)S閉合，將 B 開(kāi)關(guān)S閉合，將

7、C.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，將 D 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，將N極向下平移一段距離M極向上平移一段距離N極向下平移一段距離M極向上平移一段距離B點(diǎn)時(shí)不落下來(lái)，至少應(yīng)使 A點(diǎn)在斜軌道上例2有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為正，方向如圖所示，一電子以與x軸正方向成45夾角的 初速度Vo垂直于電場(chǎng)方向從 0點(diǎn)射入，電子質(zhì)量為 m，電荷量為e，不計(jì)重力，求:（1）電子通過(guò)x軸時(shí)的位置；（2）電子通過(guò)x軸時(shí)的速度大小。例3如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 止滑下，若使小球通過(guò)半徑為R的圓軌道頂端的高度h為多少？（設(shè)軌道光滑且絕緣，小球的重力大于它所受的電場(chǎng)力）B板的電勢(shì)比A板例4在平行板電容器 A、B兩板上加上如圖所示的交變電壓，開(kāi)始設(shè)電

8、子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰A板做周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)B板做周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)高，這時(shí)兩板中間原來(lái)靜止的電子在電場(chǎng)作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng), 撞，則下列說(shuō)法中正確的是（不計(jì)電子重力）A. 電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向 B板運(yùn)動(dòng)，再返回B. 電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C. 電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D. 電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向 A板運(yùn)動(dòng)，再返回心/v:口-1.0:：0.5；* t/s四、總結(jié)提升:帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有平衡（靜止或直線運(yùn)動(dòng)）和變速運(yùn)動(dòng)（常見(jiàn)的為勻變速）運(yùn)動(dòng)軌跡有直線和曲線（偏轉(zhuǎn)）。（1）對(duì)于平衡問(wèn)題，結(jié)合受力分析圖，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可求解2）帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)（3）W =qU 運(yùn)用一切電場(chǎng)，而 W

9、=qEd 只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。五、當(dāng)堂訓(xùn)練:1. 一帶正電的質(zhì)量為 m的液滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)外上方的 A點(diǎn)自由下落，如圖所示。當(dāng)液滴進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，其可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中哪一個(gè)？av2如圖所示是示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U加速后以速度u 0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量為h兩平行板間的距離為 d,電勢(shì)差為L(zhǎng)2,板長(zhǎng)為L(zhǎng).為了提高示 波管的靈敏度(即每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量 巴)，可采取的方法是()U2A.增大兩板間電勢(shì)差U2B減小板長(zhǎng)LC.減小兩板間距離 dD增大加速電壓 U3如圖所示，帶電平行金屬板A, B,板間的電勢(shì)差為 U, A板帶正電，B板中央有一小孔。一帶正電的微粒，帶電量為q,

10、質(zhì)量為m)自孔的正上方距板高 h處自由落下，若微粒恰能落至A, B板的正中央c點(diǎn)，則(A.微粒在下落過(guò)程中動(dòng)能逐漸增加，重力勢(shì)能逐漸減小.d1B. 微粒下落過(guò)程中重力做功為h+ ),電場(chǎng)力做功為一丄qU2 21C. 微粒落入電場(chǎng)中電勢(shì)能逐漸增大，其增加量為-qU2D. 若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能達(dá)到A板4如圖，帶電荷量分別為q-、q2的粒子，以相同的初速度從P點(diǎn)沿垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向射入平行相間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，分別落在下板上的A、B點(diǎn)，qi=3q2,已知OA=AB不計(jì)重力。求:(1 )兩個(gè)粒子的質(zhì)量之比。(2)兩個(gè)粒子進(jìn)入電場(chǎng)后動(dòng)能增量比【課后自我檢測(cè)】1、如圖所示，虛線a、b、c是電

11、場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相同，實(shí)線為個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力作用下， 通過(guò)該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q是軌跡上的兩點(diǎn)。下列說(shuō)法中正確的是()A三個(gè)等勢(shì)面中，等勢(shì)面 a的電勢(shì)最高B. 帶電質(zhì)點(diǎn)一定是從 P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)C. 帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò) P點(diǎn)時(shí)的加速度比通過(guò) Q點(diǎn)時(shí)小D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò) P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過(guò) Q點(diǎn)時(shí)小2、分別為1價(jià)和兩價(jià)的靜止銅離子，經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后，再垂直經(jīng)過(guò)同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，然13后落到一屏上。如圖，離子重力不計(jì)，以下判斷正確的是:A. 離子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)， 二價(jià)銅離子受到的電場(chǎng)力的沖量大。B. 在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力對(duì)兩種離子做的功一樣多。C. 兩種銅離子打在屏上時(shí)的速度一

12、樣大。D. 兩種銅離子打在屏上的同一點(diǎn)3. 三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，如圖所示。則此可判斷(A. 在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在下極板上B. b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)C. 進(jìn)電場(chǎng)時(shí)，c速度最大，a速度最小D. c的動(dòng)能增量最小，a和b的動(dòng)能增量一樣大4、空間有一區(qū)域?qū)拸V的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小始終不變且處處相等，但方向可以改變。第1秒內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)方向如圖所示，0 =37。有一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)以某一水平初速度從A點(diǎn)開(kāi)始沿x軸運(yùn)動(dòng)，1秒末場(chǎng)強(qiáng)方向突然改為豎直向上，此時(shí)A質(zhì)點(diǎn)恰好達(dá)到坐標(biāo)原點(diǎn)Q已知AO=3.75米，求第2秒末該質(zhì)點(diǎn)所達(dá)位置的坐標(biāo)(g取10米/秒2)。5、如下圖所示，相距為d的兩平行金屬板

13、M N與電池相連后, 其間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶正電粒子從 M極板邊緣垂直于電場(chǎng)方向射入， 并打在N極板的正中 央，不計(jì)重力，現(xiàn)欲把N極板遠(yuǎn)離M極板平移，使原來(lái)射入的粒子能夠射出電場(chǎng)， 就下列兩 種情況求出N極板至少移動(dòng)的距離。(1)電鍵S閉合；【課后自由發(fā)展】1、一個(gè)初動(dòng)能為E的帶電粒子，以速度 v垂直電場(chǎng)線方向飛入平行板電容器內(nèi)，飛出時(shí)粒子的動(dòng)能增到飛入時(shí)初動(dòng)能的2倍如果使這個(gè)帶電粒子的初速度增到原來(lái)的2倍，那么它飛出時(shí)的動(dòng)能應(yīng)變?yōu)?)A. 8EkB. 4.25Ek C 5呂D 4丘2、在空間中的A、B兩點(diǎn)固定著一對(duì)等量同種電荷，有一帶電微粒在它們產(chǎn)生的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，設(shè)帶電微粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到電場(chǎng)力的作用，則帶電微粒所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A.勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.拋物線運(yùn)動(dòng)B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D機(jī)械振動(dòng)3、如圖所示，在y0的空間中，存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E;在y v 0的空間中，存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小也為E, 電子(一e, m)在y軸上的P (0, d)點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度 vo開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)電子重力，求：(1) 電子第一次經(jīng)過(guò) x軸的坐標(biāo)值；(2) 請(qǐng)?jiān)趫D上畫出電子在一個(gè)周期內(nèi)的大致運(yùn)動(dòng)軌跡；(3) 電子在y方向上分別運(yùn)動(dòng)的周期；(4) 電子運(yùn)動(dòng)的軌跡與 x軸的各個(gè)交點(diǎn)中