内容正文:
物理·必修第三册
教材梳理预新知
知识探究释疑惑
课时作业提能力
随堂自测夯基础
第5节 带电粒子在电场中的运动
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知识导图
学科素养
物理观念:知道带电粒子在电场中加速和偏转的原理
科学思维:理解带电粒子在匀强电场中的运动规律,会分析、计算加速和偏转问题
科学探究:通过对示波管的构造和工作原理的认识,进一步理解加速和偏转问题
科学态度与责任:养成观察、比较、归纳分析的良好习惯
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[知识梳理]
一、带电粒子的加速
1.带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件:只受电场力作用时,带电粒子的速度方向与电场强度的方向 相同 或 相反 .
2.分析带电粒子加速问题的两种思路
(1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析.
(2)利用静电力做功结合 动能定理 来分析.
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二、带电粒子的偏转
1.条件:带电粒子的初速度方向跟电场力的方向 垂直 .
2.运动性质:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运动轨迹是一条抛物线.
3.分析思路:同分析平抛运动的思路相同,利用运动的合成与分解思想解决相关问题.
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三、示波管的原理
1.构造:示波管主要由 电子枪 、 偏转电极 (XX′和YY′)、 荧光屏 组成,管内抽成真空.
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2.原理
(1)给电子枪通电后,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.
甲 示波管的结构 乙 荧光屏(从右向左看)
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(2)示波管的YY′偏转电极上加的是待测的信号电压,使电子沿YY′方向偏转.
(3)示波管的XX′偏转电极上加的是仪器自身产生的锯齿形电压(如图所示),叫作扫描电压,使电子沿XX′方向偏转.
扫描电压
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[基础自测]
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)基本带电粒子在电场中不受重力.( × )
(2)带电粒子仅在电场力作用下运动时,动能一定增加.( × )
(3)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转,均做匀变速运动.( √ )
(4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束,偏转电极的作用是使电子束发生偏转,打在荧光屏的不同位置.( √ )
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2.如图所示,在匀强电场(电场强度大小为E)中,一带电荷量为-q的粒子(不计重力)的初速度v0的方向恰与电场线方向相同,则带电粒子在开始运动后,将( )
A.沿电场线方向做匀加速直线运动
B.沿电场线方向做变加速直线运动
C.沿电场线方向做匀减速直线运动
D.偏离电场线方向做曲线运动
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解析:C [带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用,产生与运动方向相反的恒定的加速度,因此,带电粒子在开始运动后,将沿电场线做匀减速直线运动,故选项C正确.]
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3.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
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解析:C [电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场后,做类平抛运动,垂直电场方向做匀速直线运动,设板长为l,则电子穿越电场的时间t=eq \f(l,v0),与两极板间电压无关,C正确.]
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带电粒子的加速
[探究引入]
在真空中有一对平行金属板,由于接上电池组而带电,两板间电势差为U,若一个质量为m、带正电荷q的粒子,以初速度v0从正极板附近向负极