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(一) [科学探究] 例1 C [解析] 设两板间电势差为U,根据动能定理有eU=mv2,解得v=,可知两板间电压一定的情况下,增加板间距或减小板间距,电子到达Q板时的速度不变,即电子到达Q板时的速度与两板间距离无关,仅与加速电压有关,故选C. [教材链接] (1)电场力 (2)高电压 直线加速器 (3)工农业 医疗 科研 例2 (1)4 (2) [解析] (1)由动能定理得8eU=mv2 电子出第8个圆筒瞬间速度为v=4 (2)电子在圆筒中做匀速直线运动,第8个圆筒长度为 L8=v·= [科学探究] (1)带电粒子在电场中做类平抛运动;应运用运动的分解进行处理,沿v0方向做匀速直线运动;沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动 (2)① ② ③ ④ 例3 (1) (2) [解析] (1)粒子在加速电场加速后,由动能定理得 qU1=m 速度为v0= (2)进入偏转电场后,粒子在平行于板面的方向上做匀速运动,时间t= 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a== 因此离开电容器电场时的偏转量y=at2= 变式 BD [解析] 粒子以某一初速度平行于两板射入,打在负极板的中点,则受力的方向与电场的方向相同,所以粒子带正电,故A错误,B正确;设极板的长度是L,极板之间的距离是d,时间为t,则有at2=d,v0t=L,若粒子恰能从负极板边缘射出,则时间t不变,沿极板方向的位移s=vt=L,所以v===2v0,根据Ek=mv2可知,粒子的动能需增加为原来的4倍,故C错误,D正确. 随堂巩固 1.BD [解析] 根据动能定理有EqL=m,可得粒子射入的最大深度L=,A错误,B正确;进入电场后的加速度为a=,因此粒子在电场中运动的时间t===,C错误,D正确. 2.(1) (2) (3)L [解析] (1)在图中可以看到,电荷射出金属板时其速度与水平方向夹角为30°,所以根据三角形关系有 v=== (2)由于vy=tan 30°v0=v0 电荷飞行时间为t= 电荷在电场中的加速度为a== 所以有a== 解得E= (3)因为位移角的正切值等于tan θ,所以有 =tan 30° 解得d=L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(一) 学习任务一 带电粒子在电场中的单级加速 [科学探究] 在真空中有一对平行金属板,由于接上电池组而带电,两板间电势差为U,有一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子.若粒子无初速度释放,求末速度时,可以利用牛顿第二定律结合运动学 公式求解:U=Ed,F=Eq,a=,d=,得v= ;还可以利用静电力做功结合动能定理求解:qU=mv2-0,得v= . 例1 [2024·中山期末] 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板时的速度,下列说法正确的是 ( ) A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大 B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大 C.与两板间距离无关,仅与加速电压有关 D.以上说法均不正确 [反思感悟] 【要点总结】 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. 学习任务二 带电粒子在电场中的多级加速 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: 加速器 (1)原理:为了使带电粒子获得较高的能量,最直接的做法是让带电粒子在 的作用下不断加速. (2)方法:早期制成的加速器是利用 的电场来加速带电粒子的,为了进一步提高带电粒子的能量,科学家制成了 . (3)加速器的应用:被广泛应用于 、 、 等各个领域. 例2 [2024·江西上饶期末] 如图装置为直线加速器原理,多个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直 ... ...
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