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- 2021-05-22 发布
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第九节 带电粒子在电场中的运动
课前篇(学会自主学习——不看不清)
【学习目标】
1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律.
2.知道示波管的主要构造和工作原理.
【知识储备】
1.动能定理的内容及表达式:
2.求电场力做功的方法:
【自主预习】
1.带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后,由于电场力方向与粒子的运动方向在 ,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做 .
2.带电粒子的偏转(限于匀强电场)
①运动状态分析:带电粒子以速度垂直于电场线方向飞入匀强电场时,由于电场力方向与粒子的初速方向垂直,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做 .
②粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,即应用运动的合成和分解的知识方法:(已知极板长,两极板间的距离为,电势差为;带电粒子的质量为,电荷量为)
沿初速度方向为匀速直线运动,运动时间 .
沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度 .
3.
示波管的结构如图,示波管主要由 、 和 三部分组成.管内抽成
,电子枪通电后发射 ,电子在 电场作用下被加速,然后进入 电场.偏转电极一般有相互 的两组,一组控制 偏转,一组控制 偏转.电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光.
【我的困惑】
课上篇(学会合作交流——不议不明)
【要点突破】
1.带电粒子
2.带电粒子的加速
3.带电粒子的偏转
4. 示波管的原理
【典例剖析】
υ0
.
A
B
【例1】如图所示,水平放置的A、B两平行板相距h,上板A带正电,现有质量为m、带电量为+q的小球在B板下方距离B板为H处,以初速υ0竖直向上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差为多少?
【例2】如图所示,两个相同的极板Y与Y,的长度,相距,极板间的电压.一个电子沿平行于板面的方向射入电场中,射入时的速度.把两极板间的电场看做匀强电场,求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和偏转的角度.
U1
U2
【例3】如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中,在满足电子能射出平行极板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ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
【达标检测】
1.如图所示,M和N是匀强电场中的两个等势面,相距为d,电势差为U.一质量为m(不计重力)、电荷量为-q的粒子,以速度v0通过等势面M射入两等势面之间,此后穿过等势面N的速率应是( )
A. B. C. D.
2.关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.一定是匀变速运动
B.不可能做匀减速运动
C.一定做曲线运动
D.可能做匀变速直线运动,不可能做匀变速曲线运动
3.如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q板时的速度,下列说法正确的是( )
A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大
B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大
C.与两板间距离无关,仅与加速电压有关
D.以上说法均不正确
4.电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍能使电子穿过该电场.则电子穿越平行板间的电场所需时间( )
A.随电压的增大而减小
B.随电压的增大而增大
C.与电压的增大无关
D.不能判定是否与电压增大有关
5.如图所示,一个电子(电荷量为-e,质量为m)以速度v0从A点沿着电场线方向射入场强为E的匀强电场中,到达B点时速度恰为零,求在此过程中,
(1)电子的电势能的增量;
(2)A、B两点的电势差;
(3)A、B两点的距离.
E
d
V0
V
θ
6.如图所示,匀强电场的宽度为d,电子以速率V0沿垂直于场强方向穿越匀强电场,偏角θ= 600,电子的电荷量为-e,质量为m,求:⑴电子在场强方向的侧移;
⑵匀强电场的场强大小.
课后篇(学会应用与拓展——不练不通)
1.如图所示,有三个质量相等,分别带正电,负电和不带电的小球,从上、下带电平行金属板间的P点.以相同速率垂直电场方向射入电场,它们分别落到A、B、C三点,则( )
A.A带正电、B不带电、C带负电
B.三小球在电场中运动时间相等
C.在电场中加速度的关系是aC>aB>aA
D.到达正极板时动能关系EA>EB>EC
2.带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场,要使它离开偏转电场时偏转角增大,可采用的方法有( )
A、增加带电粒子的电荷量 B、增加带电粒子的质量
C、增高加速电压 D、增高偏转电压
3.(2020年广东省实验中学高二月考)如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( )
A.增大偏转电压U
B.减小加速电压U0
C.增大偏转电场的极板间距离d
D.将发射电子改成发射负离子
4. (2020年济南市高二质检)如图所示,在水平向右的匀强电场中的A点,有一个质量为m、带电荷量为-q的油滴以速度v竖直向上运动.已知当油滴经过最高点B时,速度大小也为v.求场强E的大小及A、B两点间的电势差.
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