1、高考资源网（） 您身边的高考专家1.6 示波器的奥秘 学案1（粤教版选修3-1）一、带电粒子的加速 两平行金属板间的电压为U，板间是一匀强电场，设有一带正电荷q、质量为m的带电粒子从正极板开始向负极板运动，由于电场力做_功，带电粒子被_速，根据动能定理，_等于电场力的功W，即_WqU，带电粒子到达负极板时的速度v_.答案 正 加 动能的增量 mv2 二、带电粒子的偏转带电粒子的电荷量为q，质量为m，以初速度v0垂直电场线射入两极板间的匀强电场板长为l、板间距为d，两极板间的电势差为U.1粒子在v0的方向上做_直线运动，穿越两极板的时间t_.2粒子在垂直于v0的方向上做初速度为_的_运动，加速度
2、为：a_.粒子离开电场时在电场方向上偏离原射入方向的距离yat2_.3穿出电场时竖直方向上的分速度vyat_.合速度与水平方向的夹角tan1tan1_.答案 1.匀速 2.零 匀加速直线 U 3. U U三、示波器探秘示波器的核心部件是_，它是一种阴极射线管，玻璃管内抽成真空，它采用_的方式发射电子答案 示波管 热电子发射一、带电粒子的加速问题情境 带电粒子在电场中受电场力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转直线加速器就是在真空金属管中加上高频交变电场使带电粒子获得高能的装置(如图1所示)，它能帮助人们更深入地认识微观世界你知道它的加速原理吗？图11带电粒子在电场中受哪些力作用？重
3、力可以忽略吗？2带电粒子被加速的原理是什么？3处理带电粒子加速问题的一般方法是什么？答案 1.电场力、重力 因重力远小于电场力所以可以忽略2电场力做正功，粒子动能增加3动能定理要点提炼1带电粒子：质量很小的带电体，如电子、质子、粒子、离子等，处理问题时它们的重力通常忽略不计(因重力远小于电场力)2带电微粒：质量较大的带电体，如液滴、油滴、尘埃、小球等，处理问题时重力不能忽略3粒子初速度为零且仅在电场力作用下运动，所以电场力做的正功等于_，即WqUmv2得v_.答案 3.粒子动能的增加量 问题延伸若用来加速粒子的电场是非匀强电场，粒子获得的末速度仍然是v吗？答案 仍然是非匀强电场中电场力做的功仍
4、然是WqU，所以仍然有qUmv，故v(非匀强电场中，WqEd不能用了)二、带电粒子的偏转问题情境1.带电粒子以初速度为v0垂直电场方向射入匀强电场，不计重力作用，它的受力有什么特点？2它的运动规律与什么运动相似？3推导粒子离开电场时沿垂直于极板方向的偏移量和偏转的角度答案 1.粒子仅受与v0垂直的电场力作用2粒子的运动与平抛运动类似，轨迹为抛物线3见课本推导过程要点提炼1处理方法：应用运动的合成与分解知识分析处理，一般将类平抛运动分解为：沿初速度方向的_运动和沿电场力方向做初速度为_运动2基本关系：3导出关系：(1)粒子在电场中运动的时间t_.(2)粒子的加速度为a_.(3)穿出电场时在竖直方
5、向上的位移yat2_.(4)穿出电场时竖直方向上的分速度vyat_.(5)粒子穿出电场时合速度与水平方向的夹角tan1tan1_.答案 1.匀速直线 初速度为零的匀加速直线3(1) (2) (3)U (4) U (5) U三、示波器探秘 示波器的核心部件是示波管，观察示波管的结构，思考示波管中各个组件的作用？答案 课本“示波管结构图”中序号16为加速系统，其作用是使从阴极出射的电子在电场中加速；7为竖直偏转系统，其作用是使粒子在竖直方向上偏转；8是水平偏转系统，其作用是使粒子在水平方向上偏转；9是荧光屏，其作用是显示粒子的位置(或图象)例1 如图2所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质
6、子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？图2解析 质子和粒子都是正离子，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理有：对质子：mHvqHU，对粒子：mvqU.所以 .答案 1点拨 (1)要知道质子和粒子是怎样的粒子，qHe，q2e，mHm，m4m；(2)该电场为非匀强电场，带电粒子在A、B间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题，但注意到电场力做功WqU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便变式训练1 如图3所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两
7、板间的电压不变，则( )图3A当增大两板间的距离时，速度v增大B当减小两板间的距离时，速度v减小C当减小两板间的距离时，速度v不变D当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大答案 C解析 由动能定理得eUmv2.当改变两板间的距离时，U不变，v就不变，故A、B项错误，C项正确；粒子做初速度为零的匀加速直线运动，即t，当d减小时，电子在板间运动的时间变小，故D选项不正确例2 一束电子流在经U5 000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图4所示若两板间距d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？图4解析
8、设极板间电压为U时，电子能飞出平行板间的偏转电场加速过程，由动能定理得：eUmv.进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动：lv0t.在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：a，偏转距离：yat2，能飞出的条件为：y.解式得：U V400 V.答案 400 V变式训练2 试证明：粒子从偏转电场射出时，其速度v的反向延长线过水平位移的中点答案 作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x，即粒子从偏转电场射出时，其速度v的反向延长线过水平位移的中点，如图所示【即学即练】1下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是( )A质子(H) B氘核(H) C
9、粒子(He) D钠离子(Na)答案 A解析 经加速电场加速后的速度为v ，比荷大的粒子加速后的速度大2如图5所示，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，h，此电子具有的初动能是( )图5A. BedUh C. D.答案 D解析 从功能关系方面考虑，电子从O点到A点，因电场力作用，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，我们可以用动能定理来研究问题mveUOA.因为E，UOAEh，故mv，所以D正确3有一束正离子，以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有离子的运动轨
10、迹一样，说明所有离子( )A具有相同的质量B具有相同的电荷量C具有相同的比荷D属于同一元素的同位素答案 C解析 轨迹相同说明偏转角相同，tan ，因为速度相同，所以只要电荷的比荷相同，电荷的运动轨迹就相同，易错之处是只考虑其中一种因素的影响4. 长为L的平行金属板电容器，两板间形成匀强电场，一个带电荷量为q，质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中，刚好从下极板边缘射出，且射出时速度方向恰好与下板成30角，如图6所示，求匀强电场的场强大小和两极板间的距离图6答案 L解析 由题意知tan vat a t 由得E将30代入得：E由题意知两板间距离d等于竖直方向的偏转量y，则dyat2()2将E代入得dL.高考资源网版权所有，侵权必究！