第二章　第二节 带电粒子在电场中的运动（课件 学案 练习，共6份）粤教版（2019）必修 第三册

第二节　带电粒子在电场中的运动 第1课时　带电粒子在电场中的运动 [学习目标]　1.能从力和能量的角度分析带电粒子在电场中的加速问题(重点)。2.能运用类平抛运动的分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题(重难点)。 一、带电粒子在电场中的加速　加速器 例1　如图所示炽热的金属丝可以发射电子。在金属板P、Q间加电压U，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。设电子刚离开金属丝时的速度为零，电子质量为m、电荷量大小为e。 (1)已知电子的质量为me＝9.1×10－31 kg，电荷量为e＝1.6×10－19 C，若极板电压U＝200 V，板间距离为d＝2 cm，则电子的重力与所受静电力的比值为_____(g取10 m/s2，结果保留一位有效数字)。在研究粒子运动的过程_____(选填“需要”或“不需要”)考虑重力。 (2)电子在P、Q间做什么运动？ (3)求电子到达正极板时的速度大小。(用两种方法求解，结果用字母表示) 拓展1　(1)若保持P、Q间电压不变，增大P、Q两板间的距离，电子到达极板时所用的时间将_____(填“变长”“不变”或“变短”)，电子到达Q板的速率_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)如何增大电子到达Q板的速率？ 拓展2　若粒子的初速度v0≠0，电子到达Q板的速率为_____。 拓展3　如图所示，若Q板为其他形状，两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解。 1．带电粒子在带电金属板间加速后的速率仅与带电粒子的初速度大小及两板间的电压有关，与板间距离无关。 2．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，重力远小于电场力，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、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。 例2　(多选)如图甲所示的直线加速器，其示意图如图乙所示，由沿轴线分布的金属圆筒(又称漂移管)A、B、C、D、E组成，相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度v0从O点沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电荷量为e、质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则(　　) A．M、N所接电源的极性应周期性变化 B．金属圆筒的长度应与质子进入金属圆筒时的速度成正比 C．质子从金属圆筒E射出时的速度大小为 D．金属圆筒E的长度为T 二、带电粒子在电场中的偏转 如图甲，两个相同极板Y与Y′的长度为l，相距d，极板间的电压为U。一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(不计重力)从板中间沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度为v0。把两极板间的电场看作匀强电场。 甲 (1)带电粒子在电场中做什么运动？如何处理？ (2)如图乙，若带电粒子不与平行板相撞，完成下列内容。(均用题中所给字母表示) 乙 ①带电粒子通过电场的时间t＝_____。 ②加速度大小a＝_____，离开电场时垂直于极板方向的分速度大小vy＝_____。 ③速度与初速度方向夹角的正切值tan θ＝_____。 ④离开电场时沿电场力方向的偏移量y＝_____。 ⑤离开电场时沿电场力方向的最大偏移量y＝_____。 (3)如图丙，若带电粒子与平行板相撞，完成下列内容。(均用题目中所给字母表示) 丙 ①带电粒子在电场中的运动时间t＝_____。 ②打在平行板上的水平位移x＝_____。 例3　如图所示，两金属板与电源相连接，电压为U，电子从上极板边缘垂直电场方向，以速度v0射入匀强电场，且恰好从下极板边缘飞出，两板之间距离为d。现在保持电子入射速度和入射位置(紧靠上极板边缘)不变，仍要让其从下极板边缘飞出，则下列操作可行的是(　　) A．电压调至2U，板间距离变为2d B．电压调至2U，板间距离变为d C．电压调至U，板间距离变为2d D．电压调至U，板间距离变为 例4　(2024·广州市高二期末)真空中有一 ... ...