搜索
第1页第一章静电场返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1第九节带电粒子在电场中的运动教材知识梳理教材拓展提升典例分析课后跟踪演练考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-11.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律．2．知道示波器的主要构造和工作原理．3．学习运用静电力做功，电势、电势差，等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化.课标解读考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1教材知识梳理考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1知识点一带电粒子在电场中的加速1．常见带电粒子及受力特点．电子、质子、α粒子，离子等带电粒子在电场中受到静电力远大于重力，通常情况下，重力可以忽略．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-12．加速．(1)带电粒子以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场、带电粒子做直线运动，则qU＝12mv2－12mv20.(2)带电粒子的初速度为零，经过电势差为U的电场加速后，qU＝12mv2，v＝2qUm.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1知识点二带电粒子的偏转1．进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场．2．受力特点：电场力大小不变，且方向与初速度方向垂直．3．运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中平抛运动类似，故称做类平抛运动．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-14．运动规律．(1)垂直电场方向：速度vx＝v0，位移x＝v0t.(2)平行电场方向：速度vy＝qUlmv0d，位移y＝ql2U2mv20d.(3)偏转角度tanθ＝vyv0＝qUlmdv20.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1知识点三示波器的原理示波器的核心部件是示波管，示波管是真空管，主要由三部分组成，这三部分分别是电子枪、偏转电极和荧光屏．示波管的基本原理是利用电子在电场中的加速和偏转．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1如图所示为示波管的原理图．注意管的内部抽成真空．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1对示波管的分析有以下两种情形．1．偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑．2．仅在XX′(或YY′)加电压．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1(1)若所加电压稳定，则电子流被加速、偏转后射到XX′或(YY′)所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在中心)，如图所示．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1在上图中，设加速电压为U，偏转电压为U′，电子电量为e，电子质量为m，由W＝ΔEk得eU＝12mv20.①在电场中侧移y＝12at2＝12eU′dmt2.②其中d为两板的间距．水平方向t＝Lv0.③考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1又tanφ＝vyvx＝atv0＝eU′Ldmv20，④y′y＝L′＋L2L2.⑤由①②③④⑤得荧光屏上的侧移y′＝eLU′mv20d(L′＋L2)＝tanφ(L′＋L2)．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1(2)若所加电压按正弦函数规律变化，如U′＝Umsinωt，偏移也将按正弦规律变化，如x＝xmsinωt或y＝ymsinωt，则亮斑在水平方向或竖直方向做简谐运动．说明当电压变化很快时，亮斑移动很快，由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮斑的移动看起来就成为一条水平或竖直的亮线.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1教材拓展提升考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1一、带电粒子在电场中运动的分析及方法1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识．分析方法和力学的分析方法基本相同；先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减小，是直线还是曲线)然后选用恰当的规律解题．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-12．在对带电粒子进行受力分析时，要注意两点：(1)要掌握电场力的特点，如电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电荷量和电性有关，在匀强电场中，同一带电粒子所受的电场力为恒定外力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受的电场力的大小和方向都可能不同．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1(2)是否考虑重力要依据具体情况而定：①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)；②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示以外，一般都不能忽略重力；③带电微粒是否考虑重力，有时还要根据物体所处的状态具体分析．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1二、带电粒子在匀强电场中的偏转1．运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-12．偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的方法．沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t＝lv0.沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动：a＝Fm＝qEm＝qUmd.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1离开电场时的偏移量：y＝12at2＝ql2U2mv20d.离开电场时的偏转角：tanθ＝v⊥v0＝qlUmv20d.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-13．推论：粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向交于一点，此点平分沿初速度方向的位移．在图中，设带电粒子质量为m、带电量为q，以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为U1.若粒子飞出电场时偏角为θ，则tanθ＝vyvx.式中vy＝at＝qU1dm·lv0，vx＝v0，代入得tanθ＝qU1lmv20d.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1粒子从偏转电场中射出时偏移量y＝12at2＝12qU1dm(lv0)2，做粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1x＝ytanθ＝qU1l22dmv20qU1lmv20d＝l2.由此O点平分了沿初速度方向的位移式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间l/2处沿直线射出似的．说明此推论在解题时可直接应用．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-14．带电粒子先经加速电场(电压U加)加速，又进入偏转电场(电压U偏)，射出偏转电场时侧移y＝12at2＝qU偏l22dmv20＝qU偏l24dqU加＝U偏l24dU加.偏角tanθ＝U偏l2U加d.由以上分析可知：不同的带电粒子(电性相同)，若经同一电场加速后，又进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹必然重合．考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1典例分析考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1一、带电粒子在电场中的加速例1如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vm经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vn折回N点，则()考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1A．粒子受电场力的方向一定由M指向NB．粒子在M点的速度一定比在N点大C．粒子在M点的电势能一定比在N点大D．电场中M点的电势一定高于N点的电势考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1解析根据题意可知带电粒子受到向上的电场力，故A选项错误；由M到N电场力做负功，粒子电势能增加，C选项错误；根据动能定理W＝12mv2n－12mv2m，由题意知W0即vnvm，故B选项正确；由于不知带电粒子的电性，所以不能确定电场方向，也就不能确定M、N的电势高低，故D选项错误．答案B考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1名师点拨带电粒子受电场力作用时，电场力做功仅与粒子在电场中的位置有关，即W＝qU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用.因此必从能量角度入手，即应用动能定理来解决此类问题较为方便.考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1巩固练习1两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是()A.edhUB．edUhC.eUdhD.eUhd考源教学资源网页第一章·第九节返回导航名师一号·高中同步学习方略·新课标版·物理·选修3-1解析从功能关系方面考虑．电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小．根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力．这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题．即12mv20＝eUOA.因E＝Ud，UOA＝Eh＝Uhd，故12mv20＝eUhd.答案