重點:帶電粒子在電場中的加速和偏轉規律
難點:帶電粒子在電場中的偏轉問題及應用。
教學過程:
(一)複習力學及本章前面相關知識
要點:動能定理、平拋運動規律、牛頓定律、場強等。
(二)新課教學
1.帶電粒子在電場中的運動情況(平衡、加速和減速)
⑴.若帶電粒子在電場中所受合力為零時,即∑f=0時,粒子將保持_________狀態或狀態。
例 :帶電粒子在電場中處於靜止狀態,該粒子帶正電還是負電?
⑵.若∑f≠0(只受電場力)且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動)
◎打入正電荷(右圖),將做勻加速直線運動。
列式討論:
若初速為v0,則上列各式又應怎麼樣?讓學生討論並列出。
◎若打入的是負電荷(初速為v0),將做勻減速直線運動,其運動情況可能如何,請學生討論,並得出結論。
典例分析:
書本例1
【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑f≠0,且與初速度方向有夾角(不等於0°,180°),則帶電粒子將做什麼運動?(曲線運動)---引出
2.帶電粒子在電場中的偏轉(不計重力,且初速度v0⊥e,則帶電粒子將在電場中做類平拋運動)
例題2:
一、選擇題:
1、某電場的一條電場線如圖所示,在正電荷從a點移到b點的過程中:( )
a、電場力對電荷做正功b、電場力對電荷不做功
c、電荷克服電場力做功d、電勢能增加
2、下列帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動,經過相同的電勢差u後,哪個粒子獲得的速度最大:( )
a、質子h b、氘核h c、粒子he d、鈉離子na+
3、如圖所示p和q為兩平行金屬板,板間電壓為u,在p板附近有一電子由靜止開始向q板運動,關於電子到達q板時的速率,下列說法正確的是:( )
a、兩板間距離越大,加速時間越長,獲得的速率就越大
b、兩板間距離越小,加速度越大,獲得的速率就越大
c、與兩板間距離無關,僅與加速電壓u有關 d、以上說法都不正確
4、如圖所示在一勻強電場中,有兩個平行的電勢不同的等勢面a和c,在它們的正中間放入乙個金屬網b,b接地。現有一正電荷只在電場力的作用下垂直於等勢面方向運動,經過a時動能為20j,穿過b到達c時動能減為零,那麼在該正電荷運動過程中,當它的電勢能為5j時,它的動能為:( )a、20j b、15j c、10j d、5j
5、電子以初速度v0沿垂直場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中,現增大兩板間的電壓,但仍使電子能夠穿過平行板間,則電子穿越平行板所需要的時間:( )
a、隨電壓的增大而減小b、隨電壓的增大而增大
c、加大兩板間距離,時間將減小 d、與電壓及兩板間距離均無關
6、帶電粒子垂直進入勻強電場中偏轉時(除電場力外不計其它力的作用):( )
a、電勢能增加,動能增加b、電勢能減小,動能增加
c、電勢能和動能都不變d、上述結論都不正確
7、一靜止電子開始經電壓為u1的加速電場加速後,又垂直於電場線進入電壓為u2的兩平行金屬板間的偏轉電場,射出偏轉電場時沿電場線方向偏移量為y,要使y增大,則應:( )
a、u1、u2都增大 b、u1、u2都減小 c、u1減小、u2增大 d、u1增大、u2減小
8、乙個質量為m、帶電量為q的粒子從兩帶電平行板的正中間沿與勻強電場垂直的方向射入,如圖所示,不計粒子所受的重力,當粒子的入射速度為v時,它恰好穿過這一電場區域而不碰到金屬板上,現欲使質量為m、入射速度為v/2的粒子也恰好穿過這一電場區域而不碰到金屬板,在以下僅改變某一物理量的方案中,可行的是:( )
a、使粒子的帶電量減少為原來的1/4b、使兩板間所接電源的電壓減小到原來的一半
c、使兩板間距離增加到原來的2倍d、使兩極板的長度減小為原來的一半
9、如圖所示,c、d兩帶電平行金屬板間的電壓為u,a、b也為一對豎直放置的帶電平行金屬板,b板上有一小孔,小孔在c、d兩板間的中心線上。一質量為m、帶電量為+q的粒子(不計重力)從d 板邊緣的o點以速度vo斜向射入c、d板間,穿過b板的小孔運動到緊靠a板的p點時速度恰好為零,則a、b兩板間的電壓為( )
a、 b、 c、 d、
二、填空題:
10、如圖所示,水平安放的a、b兩平行板相距h,上板a帶正電,現有質量m,帶電量為+q的小球,在b板下方距離h處,以初速v0豎直向上從b板小孔進入板間電場,欲使小球剛好能到a板,則a、b間電勢差uab= 。
11、乙個電子以3.2×106m/s的初速度沿電場線方向射入勻強電場,在電場中飛行了9.1×10-7s後開始返回,則勻強電場的場強大小為 ,電子在勻強電場中從進入到返回原處所通過的路程為 。
12、粒子和質子以相同速度垂直於電場線進入兩平行板間勻強電場中,設都能飛出電場,則它們離開勻強電場時,側向位移之比y:yh= ,動能增量之比= 。
13、如圖所示,水平平行金屬板a、b間距為d,帶電質點質量為m,電荷量為q,當質點以速率v從兩極板**處於水平飛入兩極間,兩極不加電壓時,恰好從下板邊緣飛出,若給a、b兩極加一電壓u,則恰好從上板邊緣飛出,那麼所加電壓u= 。
14、如圖所示,電子的電荷量為e,質量為m,以v0的速度沿與場強垂直的方向從a點飛入勻強電場,並從另一側b點沿與場強方向成150°角飛出。則a、b兩點間的電勢差為 。
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