大理新世纪中学 （高中物理选修3-1） 班级 姓名
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第二篇：第1.9节 带电粒子在电场中的运动导学案(1)
第1.9节 《带电粒子在电场中的运动》导学案（1）
一、学习目标：
1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题；
2、知道示波管的构造和基本原理，了解加速和偏转在实际中的应用。
二、重点难点：
重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律
难点：运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题
三、自主学习：
1、带电粒子在电场中的运动可能有几种运动形式？
2、分析带电粒子运动形式的思路?
3、带电粒子在电场中要受到哪些力的作用? 带电粒子：如电子、质子、原子核等，在电场中运动用考虑重力吗？为什么？（电子质量9.1x10-31Kg，质子质量1.67x10-27Kg）
练一练：一个电子的质量为0.91×10-30kg, 电荷量e=1.6×10-19 C，当它在E=5×10V/m的电场中时:受到的重力G为多大？受到的电场力F为多大？F/G=？你会发现什么？ 4
四、新课探究
探究1、带电粒子在电场中的加速
1、如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动.
(不考虑粒子的重力,请用两种方法求解）
①粒子将如何运动？
②它从另一板o孔处穿出时的速度vo多大？
③讨论有几种求vo的方法。比较优缺点？
④如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？
例题1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，
哪种粒子动能最（ ）哪种粒子速度最大（ ）
A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核
变式训练
1、在图中，若保持电压不变，增大板间的距离，则粒子到达B板时的（ )
A.速度增大. B.动能增大. C.加速度增大 D.时间增大.
2、下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场后，速度最大的是（ ）
A.质子. B.电子. C.氦核. D.纳离子.
3、让原来静止的氢核、氘核、氚核的混合物经同一电场加速后，具有（ ）
A.相同的速度 B.相同的动能
C.在电场中的运动时间相同. D.在电场中的加速度相同
探究2、带电粒子的偏转
2、如图，真空中放置一对平行金属板Y和Y′，把两极接到电源上，于是两板间出现了匀强电场。平行板长L，板间距离d，电势差为U，现有一带电粒子+q以初速度v0沿上板边缘水平射入该电场，并从右边射出。（忽略重力）
1、分析带电粒子的受力情况
2、物体将做怎样的运动？
3、我们以前学过类似的运动吗？如果有，是什么运动？
4、请类比平抛运动的研究方法求解下列问题。
A、带电粒子在电场中的运动时间。
B、粒子运动的加速度。
C、粒子在离开电场时的速度。
D、粒子在离开电场时竖直方向上的侧移。
E、粒子在离开电场时的偏转角度。
F、速度偏向角θ和位移偏向角α的关系
G、粒子出电场时速度的反向延长线与初速度所在的水平线的交点离射出点的水平距离
是多少？
5、如果带电粒子未能出电场，最终打在下板某点，请计算粒子运动时间。
6、规律总结：
例2如图，两个相同极板Y和Y′的长度l=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压U=200V。一个
电子沿平行于板面的方向射入电场中，初速度v0?3.0?107m/s。把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距
离y和偏转的角度θ。
变式训练2
①、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
②、如图,三个电子在同一地点同时沿同一直线垂直飞入偏转电场。则由此可判断（ ）
A、 b和c同时飞离电场 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ v0
B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上
C、进入电场时，c速度最大，a速度最小
D、c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大
当堂达标
1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是( )
A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动
2. 质子和二价氦离子以相同的初速度垂直射入同一偏转电场中，离开电场后它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
3. 质子和二价氦离子经同一电场由静止加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们( )
A．侧移距离相同 B．偏转角相同 C．到达屏上同一点 D．到达屏上不同点
4. 如图，三个质量相等，分别带正、负电和不带电的小球，从带电平行金属板间的P点以相同速率垂直电场方向射入，分别落到A、B、C三点，则（ ）
A．A带正电、B不带电、C带负电
B．三小球在电场中运动时间相等
C．在电场中加速度的关系是aC > aB > aA
D．到达正极板时动能关系EA > EB > EC
5
水平放置的两带电平行金属板距离d，质量m的微粒从正中间以某一初速度水平射入，若微粒不带电，在离开电场时向下偏转d /4，若微粒带电量为+q，仍以相同初速进入电场，为保证微粒不再射出电场，则两板的电势差应为多少?
6、三块金属板平行放置，B、C板正中间都有小孔，间隔都为L，并与两电动势均为100 V的电源相连，如图，一电量为＋q、质量为m的带电微粒静止起从A板附近开始运动，求：
（1）到达C板时粒子的速度大小，（2）若将C板向右拉过距离L又如何？