第十章 第5节 带电粒子在电场中的运动-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第十章静电场中的能量 第5节带电粒子在电场中的运动 答案精解P [学习目标]1.会分析带电粒子在电场中的直线运动，掌握求解带电粒子直线运动问题的两种方法 (科学思维).2.会用运动的合成与分解的知识，分析带电粒子在电场中的偏转问题（科学思维）.3.了解 示波管的构造和基本原理（物理观念）. 课前·教材预案 知识点三 示波管的原理 知识点一带电粒子在电场中的加速 L.构造 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成 1.利用 定律结合匀变速直线运动公 真空的玻璃壳，内部主要由 (由发 式分析.适用的电场是 射电子的灯丝、加速电极组成) 2.利用静电力做功结合动能定理分析.对于匀强 (由偏转电极XX'和偏转电极YY'组成)和 电场和非匀强电场都适用，公式有gEd 组成，如图所示。 亮斑 2md-2m成（匀强电场）或gU=mud- 电了枪 2m6(任何电场)等。 1 偏传电极 知识点二带电粒子在电场中的偏转 2.原理 如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子（忽略 (1)扫描电压：XX偏转电极接入的是由仪器自 重力)，以初速度平行于两极板进入匀强电 身产生的锯齿形电压 场，极板长为1，极板间距离为d,极板间电压 (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射 为U 出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度 进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个 ,在X偏转极板上加一 ,在荧 光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可 视图像」 1,运动性质： I自主检测 (1)沿初速度方向：速度为 的 1.判断下列说法的正误 运动。 (1)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问 (2)垂直的方向：初速度为 的匀加速 题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题. 直线运动. () 2.运动规律： (2)带电粒子在匀强电场（仅受电场力）中无论 (1)偏移距离：因为t 直线加速还是偏转，均做匀变速运动.() 偏移距离y一2a (3)重力不计的带电粒子以垂直于电场的速度 (2)偏转角度：因为u,=al= 射人匀强电场中做类平抛运动， () (4)只有在XX上加上恒定电压时，电子束沿 tan 0= YY'方向偏转. () ·47· 物理必修第三册课堂学案 2.炽热的金属丝可以发射电子.在金属丝和金属 为e,质量为，则电场对电子做功为 板之间加上电压U,发射出的电子在真空中加 不计电子离开金属丝时的初速度，电子从金属 速后，从金属板的小孔射出.设电子的电荷量 板的小孔射出的速度为 课堂·深度探究 考点一 带电粒子在电场中的加速 【例题1】如图所示，在P板附近有一电子由静止 【情境导学】带电粒子在匀强电场或非匀强电场 开始向Q板运动.已知两极板间电势差为U, 中加速时，怎样计算末速度的大小？ 板间距为d,电子质量为m,电荷量为e,重力 不计.则关于电子在两板间的运动情况，下列 叙述正确的是 【知识拓展】 1.带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、a粒子、离子等粒子，一般都不 考虑重力，但不能忽略质量 (2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、 A.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板 带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处 的速率保持不变 理问题时一般都不能忽略重力. B.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板 (3)受力分析仍按力学中受力分析的方法分 的速率也增大一倍 析，切勿漏掉静电力. C.若将两极板间电势差U增大一倍，则电子 2.求带电粒子的速度的两种方法 到达Q板的时间保持不变 (1)从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运 D.若将两极板间电势差U增大一倍，则电子 动学知识求解.（适用于匀强电场） 到达Q板的时间减为一半 由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度 思维导引：解题时可按以下思路分析 的大小a日-咒-品若一个带正电荷的粒 的临英系 受力分阁→商定远易 力和运动 子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负 防类莱→如速]+母可 极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d, 【变式1】（多选）如图所示，M、N是真空中的两 则由一6=2ad可求得带电粒子到达负极 块相距为d的平行金属板，质量为m、电荷量 板时的速度v=√2ad= 2qU 为q的带电粒子，以初速度%由小孔进人电 场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达 (2)从功能关系角度出发，用动能定理求解. (可以是匀强电场，也可以是非匀强电场) N板.如果要使这个带电粒子到达距N板号 带电粒子在运动过程中，只受静电力作用，静 后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带 电力做的功W=U,根据动能定理，当初速度 电粒子的重力) 为零时.w=m-0,解得v=√ 2qU ;当初 速度不为零时，w=令mr一号m,解得 1 ·48 第十章静电场中的能量 A.使初速度减为原来的号