第十章 5　带电粒子在电场中的运动（课件+学案）

5　带电粒子在电场中的运动 [定位·学习目标]　1.通过了解带电粒子在电场中的运动,知道带电粒子在静电力作用下的运动与其他物体的受力运动遵循相同的规律,形成物理观念。2.通过对带电粒子在电场中加速、偏转问题的分析,强化分析、推理能力,进一步培养科学思维能力。3.通过分析带电粒子在电场中的运动情况及解释相关的物理现象,培养热爱科学的精神,形成科学态度与责任。 知识点一　带电粒子在电场中的加速 探究新知 1.特点:利用电场使带电粒子加速,带电粒子的速度方向与电场强度的方向相同或相反。 2.两种思路 (1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式,适用于匀强电场且涉及描述运动过程的物理量。 (2)利用静电力做功结合动能定理,对只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时,适合运用该思路。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)带电粒子在电场中不受重力。(　×　) (2)带电粒子只有在匀强电场中由静止释放才能做直线运动。(　×　) (3)带电粒子在电场中由静止释放后一定做直线运动。(　×　) (4)带电粒子仅在静电力作用下运动时,动能一定增加。(　×　) 知识点二　带电粒子在电场中的偏转 探究新知 1.带电粒子的初速度方向跟电场方向垂直时,静电力方向跟速度方向不在同一直线上,带电粒子的运动轨迹将发生偏转。 2.在匀强电场中,带电粒子的运动轨迹是一条抛物线,其分析思路跟分析平抛运动是一样的,不同的仅仅是平抛运动物体所受的是重力,而带电粒子所受的是静电力。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)带电粒子在匀强电场中一定做类平抛运动。(　×　) (2)带电粒子在匀强电场中偏转时,粒子做匀变速曲线运动。(　√　) 知识点三　示波管的原理 探究新知 1.构造 示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空,如图所示。 2.原理 (1)如果在偏转电极XX′之间和偏转电极YY′之间都没有加电压,电子束打在荧光屏中心,形成一个亮斑。 (2)扫描电压:XX′偏转电极接入仪器自身产生的锯齿形电压。 (3)在YY′偏转电极上加待测的周期性信号电压,并且扫描电压与信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)示波管中电子枪的作用是发射电子并加速电子。(　√　) (2)示波管中XX′偏转电极加待显示的信号电压。(　×　) (3)示波器是带电粒子加速和偏转的综合应用。(　√　) (4)电视机光屏越大,则偏转电压对应也越大。(　√　) 要点一　带电粒子在电场中的加速 要点归纳 解答问题的基本思路 典例研习 [例1] (带电粒子在电场中的加速)(2022·北京卷,18)如图所示,真空中平行金属板M、N之间距离为d,两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。 (1)求带电粒子所受的静电力的大小F; (2)求带电粒子到达N板时的速度大小v; (3)若在带电粒子运动距离时撤去所加电压,求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。 【答案】 (1)q　(2)　(3) 【解析】 (1)两极板间的电场强度为E=, 则带电粒子所受的静电力F=qE=q。 (2)带电粒子从静止开始运动到N板的过程,根据牛顿第二定律F=ma,有q=ma, 则a=, 由匀变速直线运动规律v2-=2ax得 v===。 (3)设带电粒子运动距离时的速度大小为v′,根据功能关系有q·=mv′2, 带电粒子在前距离做匀加速直线运动,后距离做匀速直线运动,设用时分别为t1、t2,有 =t1,=v′t2, 则该粒子从M板运动到N板经历的时间t=t1+t2=。 要点二　带电粒子在电场中的偏转 要点归纳 带电粒子在电场中偏转,射出电场后做匀速直线运动,轨迹如图所示。 (1)在电场中的基本规律。 ①初速度方向 ②电场线方向 (2)两个常用的推论。 ①粒子射出电场时速 ... ...