理学2013高中物理时带电粒子在电场中加速和偏转新人教版选修31.pptx

同步导学方案课后强化演练第第9节带电粒子在电场中的运动节带电粒子在电场中的运动第第1课时带电粒子在电场中的加速和课时带电粒子在电场中的加速和偏转偏转带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速1电场中的带电粒子的分类电场中的带电粒子的分类(1)带带电电的的基基本本粒粒子子：如如电电子子、质质子子、粒粒子子、正正离离子子、负负离离子子等等，这这些些粒粒子子所所受受重重力力和和电电场场力力相相比比要要小小得得多多，除除非非有有特特别别的的说说明明或或明明确确的的标标示示，一一般般都都不不考考虑虑重重力力(但但并不能忽略质量并不能忽略质量)教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P33(2)带带电电微微粒粒：如如带带电电小小球球、液液滴滴、尘尘埃埃等等，除除非非有有特特别别的的说说明明或或明明确确的的标标示示，一一般般都都要要考考虑虑重重力力某某些些带带电电体体是是否否考考虑虑重重力力，要要根根据据题题目目说说明明或或运运动动状状态态来来判判定定(1)对对带带电电粒粒子子进进行行受受力力分分析析，运运动动特特点点分分析析、做做功功情况分析是选择规律进行解题的关键情况分析是选择规律进行解题的关键(2)选选择择解解题题的的方方法法时时优优先先从从功功能能关关系系角角度度考考虑虑，因因为应用功能关系列式简单、方便、不易出错为应用功能关系列式简单、方便、不易出错带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转1运动状态分析运动状态分析如如图图所所示示，电电子子以以速速度度v0垂垂直直于于电电场场线线方方向向飞飞入入匀匀强强电电场场时时，由由于于质质量量m很很小小，所所以以重重力力比比电电场场力力小小得得多多，重重力力可可忽忽略略不不计计电电子子只只受受到到恒恒定定的的与与初初速速度度方方向向成成90角角的的电电场场力力作作用用而而做做匀匀变变速速曲曲线线运运动动，类类似似于于力力学学中中的的平抛运动平抛运动(轨迹为抛物线轨迹为抛物线)3偏转运动的分析处理方法偏转运动的分析处理方法平平抛抛运运动动的的研研究究方方法法是是运运动动的的合合成成和和分分解解，带带电电粒粒子子垂垂直直进进入入电电场场中中的的运运动动也也可可采采用用运运动动的的合合成成和和分分解解的的方方法法进进行行若若带带电电粒粒子子仅仅受受电电场场力力作作用用以以初初速速v0垂垂直直进进入入匀匀强强电电场场，则则做做类类平平抛抛运运动动，分分析析时时一一般般都都是是分分解解为为两两个方向的分运动来处理个方向的分运动来处理(1)沿初速度方向为速度为沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动；的匀速直线运动；(2)沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动4对粒子的偏移量和偏转角的讨论对粒子的偏移量和偏转角的讨论如如图图所所示示，水水平平方方向向Lv0t，则则粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动时间时间tL/v0(1)时间相等是两个方向分运动间联系的桥梁时间相等是两个方向分运动间联系的桥梁(2)若若带带电电粒粒子子除除受受电电场场力力作作用用之之外外，还还受受到到重重力力作作用用或或其其他他恒恒力力作作用用，则则同同样样要要分分解解成成两两个个不不同同方方向向的的简简单的直线运动来处理单的直线运动来处理(3)如如选选用用动动能能定定理理，则则要要分分清清有有多多少少个个力力做做功功，是是恒恒力力还还是是变变力力，以以及及初初态态和和末末态态的的动动能能增增量量；如如选选用用能能量量守守恒恒定定律律，则则要要分分清清有有多多少少种种形形式式的的能能在在转转化化，哪哪种种能量是增加的哪种能量是减少的能量是增加的哪种能量是减少的(3)以以相相同同的的初初速速度度进进入入同同一一个个偏偏转转电电场场的的带带电电粒粒子子，不不论论m、q是是否否相相同同，只只要要q/m相相同同，即即荷荷质质比比相相同同，则则偏偏转距离转距离y和偏转角和偏转角相同相同(4)若若以以相相同同的的初初动动能能Ek0进进入入同同一一个个偏偏转转电电场场，只只要要q相同，不论相同，不论m是否相同，则偏转距离是否相同，则偏转距离y和偏转角和偏转角相同相同(5)不不同同的的带带电电粒粒子子经经同同一一加加速速电电场场加加速速后后(即即加加速速电电压压U相相同同)，进进入入同同一一偏偏转转电电场场，则则偏偏转转距距离离y和和偏偏转转角角相同相同对对带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的偏偏转转问问题题也也可可以以选选择择动动能能定定理理求求解解，但但只只能能求求出出速速度度大大小小，不不能能求求出出速速度度方方向向，涉涉及到方向问题，必须采用把运动分解的方法及到方向问题，必须采用把运动分解的方法.带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(2011福福建建高高考考)反反射射式式速速调调管管是是常常用用的的微微波波器器件件之之一一，它它利利用用电电子子团团在在电电场场中中的的振振荡荡来来产产生生微微波波，其其振振荡荡原原理理与与下下述述过过程程类类似似如如图图所所示示，在在虚虚线线MN两两侧侧分分别别存存在在着着方方向向相相反反的的两两个个匀匀强强电电场场，一一带带电电微微粒粒从从A点点由由静静止止开开始始，在在电电场场力力作作用用下下沿沿直直线线在在A、B两两点点间间往往返返运动运动解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P34已已知知电电场场强强度度的的大大小小分分别别是是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C，方方向向如如图图所所示示，带带电电微微粒粒质质量量m1.01020 kg，带带电电量量q1.0109 C，A点点距距虚虚线线MN的的距距离离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：(1)B点距虚线点距虚线MN的距离的距离d2；(2)带电微粒从带电微粒从A点运动到点运动到B点点 所经历的时间所经历的时间t.【答案答案】(1)0.50 cm(2)1.5108 s【方法总结方法总结】分析粒子在电场中运动的三种视角：分析粒子在电场中运动的三种视角：(1)力力和和运运动动的的关关系系：分分析析带带电电体体的的受受力力情情况况，确确定定带带电电体体的的运运动动性性质质和和运运动动轨轨迹迹，从从力力和和运运动动的的角角度度进进行行分析分析(2)分分解解的的思思想想：把把曲曲线线运运动动分分解解为为两两个个直直线线运运动动进进行分析行分析(3)功能关系：利用动能定理或能量守恒分析求解功能关系：利用动能定理或能量守恒分析求解(2012福福建建师师大大附附中中高高二二期期中中)如如图图，在在P板板附附近近有有一一电电子子由由静静止止开开始始向向Q板板运运动动已已知知两两极极板板间间电电势势差差为为U，板板间间距距为为d，电电子子质质量量为为m，电电荷荷量量为为e.则则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是()A若若将将板板间间距距d增增大大一一倍倍，则则电电子子到到达达Q板板的的速速率率保持不变保持不变B若若将将板板间间距距d增增大大一一倍倍，则则电电子子到到达达Q板板的的速速率率也增大一倍也增大一倍C若若将将两两极极板板间间电电势势差差U增增大大一一倍倍，则则电电子子到到达达Q板的时间保持不变板的时间保持不变D若若将将两两极极板板间间电电势势差差U增增大大一一倍倍，则则电电子子到到达达Q板的时间减为一半板的时间减为一半答案：答案：A 带电粒子的偏转问题带电粒子的偏转问题电电子子从从静静止止出出发发被被1 000 V的的电电压压加加速速，然然后后进进入入另另一一个个电电场场强强度度为为5 000 N/C的的匀匀强强偏偏转转电电场场，进进入入时时的的速速度度方方向向与与偏偏转转电电场场的的方方向向垂垂直直已已知知偏偏转转电电极极长长6 cm，求求电电子子离离开开偏偏转转电电场场时时的的速速度度及及其其与与进进入入偏偏转转电场时的速度方向之间的夹角电场时的速度方向之间的夹角【答案答案】1.9107 m/s夹角为夹角为832【方法总结方法总结】(1)处处理理带带电电粒粒子子在在电电场场中中偏偏转转问问题题应应认认真真分分析析带带电电粒子的运动情况粒子的运动情况(2)解解决决带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的偏偏转转问问题题可可以以选选择择动动能能定理求解定理求解(3)当当需需要要确确定定带带电电粒粒子子离离开开电电场场时时的的速速度度方方向向、位位移移方方向向时时，必必须须将将运运动动进进行行分分解解，即即分分解解为为沿沿初初速速度度方方向向的的匀匀速速直直线线运运动动和和沿沿静静电电力力方方向向的的初初速速度度为为零零的的匀匀加加速直线运动速直线运动如如图图所所示示，一一束束不不同同的的带带正正电电的的粒粒子子(不不计计重重力力)，垂垂直直电电场场线线进进入入偏偏转转电电场场，若若使使它它们们经经过过电电场场区区域域时时偏偏转转距距离离y和和偏偏转转角角相相同同，应应满满足足()答案：答案：D 默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P351.下下列列粒粒子子从从初初速速度度为为零零的的状状态态经经电电压压U的的电电场场加加速速后，粒子速度最大的是后，粒子速度最大的是()A质子质子B氘核氘核C粒子粒子 D钠离子钠离子课 堂 巩 固 训 练对应学生用书对应学生用书P35答案：答案：A2两两平平行行金金属属板板相相距距为为d，电电势势差差为为U，一一电电子子质质量量为为m，电电荷荷量量为为e，从从O点点沿沿垂垂直直于于极极板板的的方方向向射射出出，最最远远到到达达A点点，然然后后返返回回，如如图图所所示示，OAh，此此电电子子具具有有的初动能是的初动能是()答案：答案：D 3如如图图所所示示，一一束束带带电电粒粒子子垂垂直直电电场场线线方方向向进进入入偏偏转转电电场场试试讨讨论论以以下下情情况况中中，粒粒子子应应具具备备什什么么条条件件，才才能能得得到到相相同同的的偏偏转转距距离离y和和偏偏转转角角度度(U、d、l保保持持不不变变)(1)进入偏转电场的速度相同；进入偏转电场的速度相同；(2)进入偏转电场的动能相同；进入偏转电场的动能相同；(3)先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场答案：答案：见解析见解析