10.5带电粒子在电场中的运动 课前导学 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.5带电粒子在电场中的运动—2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学 基础知识导学 一、带电粒子在电场中的加速 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、带电粒子在电场中的偏转 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 3．带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力。 (2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力。 4．处理带电粒子在电场中加速问题的两种方法 可以从动力学和功能关系两个角度分析如下： 动力学角度 功能关系角度 应用知识 牛顿第二定律以及匀变速直线运动公式 功的公式及动能定理 适用条件 匀强电场，静电力是恒力 匀强电场、非匀强电场；静电力是恒力、变力 重难问题探究 1、 电子在电场中运动时，电子的重力远小于其受到的静电力，电子的重力能忽略吗？ 2、若已知电子离开电子枪时的速度为零，加速电压为U，电子的电荷量为e，你能算出电子离开加速电场时的速度大小吗？若能，速度大小是多少？能否通过改变加速电压控制电子加速后的动能？ 3、根据力与运动的关系，说一说偏转电压应符合什么条件？ 基础小题试练 1.如图所示，P和Q为两平行金属板，板间有恒定的电压，在P板附近有一电子（不计重力）由静止开始向Q板运动，下列说法正确的是( ) A.电子到达Q板时的速率与板间电压无关，仅与两板间距离有关 B.电子到达Q板时的速率与两板间距离无关，仅与板间电压有关 C.两板间距离越小，电子的加速度就越小 D.两板间距离越大，加速时间越短 2.如图，一正电荷从O点竖直向下射入水平向右的匀强电场中，不计重力，其运动轨迹可能为( ) A. B. C. D. 3.将质量为m的正点电荷q在电场中从静止开始释放，在它运动的过程中，如果不计重力，下列说法正确的是( ) A.点电荷运动轨迹必和电场线重合 B.点电荷的速度方向必定与所在电场线的切线方向一致 C.点电荷的加速度方向必定与所在电场线的切线方向垂直 D.点电荷所受电场力的方向必定与所在电场线的切线方向一致 答案以及解析 1.答案：B 解析：极间的电压U不变，由可知，两板间距离d越大，场强E越小，电场力越小，加速度越小，加速时间越长，由得，，则电子到达Q板时的速率与两板间距离无关，仅与板间电压有关，A、C、D错误，B正确. 2.答案：D 解析：正电荷从O点竖直向下射入水平向右的匀强电场中，受到的电场力水平向右，不计重力，电场力与初速度垂直，则做曲线运动且电场力指向轨迹凹侧，轨迹为OP。 故选D。 3.答案：D 解析：初速度为零的点电荷的运动轨迹是由电场力决定的，当电场力的方向不变时，其运动轨迹是直线，即与电场线重合；当电场力的方向变化时，其运动轨迹是曲线，不与电场线重合，故A错误；电场线的切线方向为正电荷的受力方向（加速度方向），并非速度方向，故B、C错误，D正确. 2 $$