专题带电粒子在匀强电场中的偏转
课标定位:
1、理解物体做曲线运动的条件,明确物体做直线运动还是曲线运动的关键;
2、掌握平抛运动的处理方法,会用运动的合成与分解分解平抛运动;
3、能够用力学知识简单分析带电粒子在电场中偏转的运动特点。
前置补偿:
1、物体做曲线运动的条件是:
2、平抛运动的受力特点:。
3、平抛运动的运动特点:。
4、处理平抛运动的方法是:。
5、平抛运动的两个分运动为:水平方向
竖直方向
新课预习:
已知两平行金属板M、N之间存在匀强电场,M板带正
电,N板带负电,板长为L,板间距离为d,两板之间
电势差为U,带电粒子带电量为+q,质量为m,以垂直
电场线的方向的初速度v0进入电场中,不计粒子重力,
试分析:
1、带电粒子所受电场力的方向,并在图中标出;
2、带电粒子的初速度和速度方向什么关系:
3、带电粒子在电场中的运动轨迹为曲线还是直线?
4、曲线运动的处理方法为:
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本节课学习目标:
1、明确带电粒子在匀强电场中的受力特点和运动特点;
2、理解带电粒子在匀强电场中运动的规律,并应用运动的合成和分解进行处理和分析;
3、会应用运动规律解决实际问题。
新课探究:
探究一、带电粒子在匀强电场中的运动特点和规律
情景设置1:已知两平行金属板M、N之间存在匀强电场,M板带正电,N板带负电,板长为L,板间距离为d,两板之间电势差为U,带电粒子带电量为+q,质量为m,以垂直电场线的方向的初速度v0进入电场中,不计粒子重力,试分析:
(1)粒子受力情况分析(2)粒子运动的加速度
m
N情景设置2:在情景设置1中,应用运动的合成与分解的方法,可以将带电粒子在匀强电场中的运动分解为垂直电场方向的 和沿电场方向的 。 情景设置3:根据情景设置2的分析,试求
(1)带电粒子在电场中运动的时间t;
(2)粒子在射出电场时沿电场方向上的偏转位移y;
(3)粒子在离开电场时沿电场方向的分速度vy。
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情景设置4:在情景设置3的基础上,在图中画出带电粒子的运动轨迹,并标出离开电场时速度的方向;试求带电粒子离开电场时速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan。
例题1、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
C.具有相同的荷质比 B.都具有相同的电量 D.都是同一元素的同位素 mN
针对练习1、如图所示,一个质量为m、带电荷量为q的粒子,从两平行板左侧中点沿垂直场
v强方向射入,当入射速度为v时,恰好穿过电场而不碰金属板.要使粒子的入射速度变为2
能恰好穿过电场,则必须再使( )
11A.粒子的电荷量变为原来的 B.两板间电压减为原来的 42C.两板间距离增为原来的4倍 D.两板间距离增为原来的2倍
探究二、带电粒子在电场中先加速后偏转
情景设置5:如图所示为一组竖直放置的平行金属板,今有一质量为m,带电荷量为q的粒子(忽略重力),静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点,试求带电粒子到达B点时的速度。
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情景设置6:在情景设置5的基础上,若带电粒子又进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若带电粒子从两块水平平行板的正中间射入,且最后从右侧的两块平行金属板穿出,试求粒子离开电场时沿电场方向上的偏转位移y和带电粒子离开电场时速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan。。
例题2、如图所示,电子在电势差为 U1 的加速电场中由静止开始加速,然后水平射入电势差为U2 的两块平行金属板间的电场,整个装置处在真空中,在满足
电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的
偏转位移 y 变大的是( )
A.U1 变大,U2 变大 B.U1 变大,U2 变小
C.U1 变小,U2 变大 D.U1 变小,U2 变小
针对练习2、如图所示,示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合,若已知加速电压为 U1,偏转电压为U2,偏转极板长为 L,板间距为 d,且电子被加速前的初速度可忽略,则关于示波器的灵敏度(即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量
电场的关系,下列说法中正确的是( )
A.L 越大,灵敏度越高 B.d 越大,灵敏度越高
C.U1 越大,灵敏度越小 D.U2 越大,灵敏度越小
课堂检测:
如图所示,有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿②轨迹落到B板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为( )
A.U1∶U2=1∶8 B.U1∶U2=1∶4
C.U1∶U2=1∶2 D.U1∶U2=1∶1
2—3 第 4 页 h)与加速电场、偏转U2