课时10.5 带电粒子在电场中的运动-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 课时10.5 带电粒子在电场中的运动 1. 理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转问题。 2. 能分析实际生活中带电粒子的加速和偏转问题，并解释相关物理现象。 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。 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。 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。 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) (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 考点 带电粒子的加速和偏转 1. 基本关系 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0垂直电场线进入匀强电场，加速度。   2. 导出关系 （1）粒子以初速度v0进入偏转电场： 粒子离开电场时的偏移距离为； 粒子离开电场时偏转角的正切值 ； 粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切值   （2）粒子经加速电场U0加速后进入偏转电场：由于，则 3. 两个推论 （1）沿垂直于电场方向射入（即沿x轴射入）的带电粒子在射出电场时速度的反向延长线交x轴于一点，该点与射入点间的距离为带电粒子在x轴方向上位移的一半。 （2）位移方向与初速度方向间夹角的正切值为速度偏转角的正切值的，即tan α = tan θ。 思路点拨　 粒子的运动包括三个阶段： 第一阶段：粒子在加速电场中做加速运动，根据动能定理可求出粒子离开加速电场时的速度大小。 第二阶段：粒子在偏转电场中做类平抛运动，根据牛顿第二定律求加速度，根据匀变速直线运动的位移公式和运动的合成与分解求出粒子离开偏转电场时沿电场线方向的位移及粒子的速度偏转角的正切值。 第三阶段：离开偏转电场后，粒子做匀速直线运动，直到打在荧光屏上。 基础过关练 题组一　带电粒子在电场中的加速 1.如图所示，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，OA=h，此电子具有的初动能是 (　　) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 A. B.edUh C. D. 2.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时的速率与哪些因素有关的下列解释中正确的是 (　　) A.两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则电子获得的速率越大 B.两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则电子获得的速率越小 C.两极板间的距离越小，加速度就越大，则电子获得的速率越大 D.与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 3.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是 (　　) A. B. C. D. 题组二　带电粒子在电场中的偏转 4.如图所示，两金属板与电源相连接，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。现在使电子入射速度变为原来的两倍，而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 (　　) A.2倍 B.4倍 C. D. 5.如图所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点A释放一个带电荷量为+Q(Q>0)的粒子，粒子重力不计，以水平初速度v0向右射出，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为1∶2时，恰好从下极板的端点B射出，则d与L之比为 (　　) A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.1∶3 6.如图所示，有一电子(电荷量为e)经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求： (1)金属板AB的长度； (2)电子穿出电场时的动能。易错 能力提升练 题组一　带电粒子在恒定电场中的运动 1.()如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知