帶電粒子在電場中的運動一、復習：電場中的加速和偏轉          二、學習目標 會計算帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉問題2.會判斷不同帶電粒子在勻強電場中運動軌跡是否重合3.熟悉示波器的結構和原理。                                                                               三、學習重點、難點。 （重點）會計算帶電粒子在勻強電場中做加速和偏轉運動時的基本物理量（難點）示波器的工作原理四、完成目標【聚焦目標一】自主學習以下題的模型為例，計算以下常用的物理量   如圖，離子發(fā)生器發(fā)射出的一束質量為m，電荷量為q的離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后，獲得速度VO并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉電壓U2作用后，以速度v離開電場，已知平行板長為L，兩板間距為d。       1>計算VO的大??；  2>離子在偏轉電場中的運動時間t；  3>離子在偏轉電場中受到的電場力F；  4>離子在偏轉電場的加速度（注意：不計重力）  5>離子在離開偏轉電場時豎直方向的分速度Vy；  6>離子在離開偏轉電場時的速度；   7>離子在離開電場時的偏移量以及偏轉角   【聚焦目標二】（小組討論，課堂展示）證明：不同的帶電粒子，經(jīng)過同一電場加速后，又進入同一偏轉電場，它們的運動軌跡必然重合，請同學們證明之。    小資料  總結：1.初速度為零的帶電粒子經(jīng)過一電場的加速和另一電場的偏轉后，帶電粒子在電場中沿電場線方向偏移的距離和帶電粒子的       無關，只取決于加速電場和偏轉電場，且側移距離y是分析粒子能否飛出偏轉電場的關鍵條件2.初速度為零的電性相同的不同帶電粒子經(jīng)過一電場加速和另一電場的偏轉后，帶電粒子在電場中的偏轉角和帶電粒子的m、q無關，只取決于加速電場和偏轉電場，即它們在電場中的偏轉角總         。3.電性相同的不同帶電粒子，先經(jīng)過一電場加速和同一電場的偏轉后，則它們的運動軌跡必定        。【聚焦目標二】核心素養(yǎng)培養(yǎng)示波管的原理示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器，它能把肉眼看不到的電信號變換成看得見的圖形，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。仔細閱讀教材“示波管的原理”標題下的內容，思考以下問題：          認真閱讀教材圖10.5-4，可以看到示波管由三大部分組成，請分別在圖中畫出這三部分的名稱，并簡述它們的作用。  2.如果在第一部分中加上的恒定電壓，電子從小孔射入第二部分中的速度是多少？   3.電子經(jīng)過加速后，如果在電極XX'之間不加電壓，但在YY'之間加不變的電壓，使Y的電勢比Y'高，電子運動過程中受哪個方向的力？通過計算，說明電子將打在熒光屏的什么位置？試著在圖1中標出來。如果在YY'之間不加電壓，而在XX'之間加不變的電壓，電子將打在熒光屏的什么位置?試著在圖2中標出來。      4.如果在電極XX'之間不加電壓，而在電YY'之間所加的電壓按圖3所示的規(guī)律隨時間變化，在熒光屏上會看到什么圖形?試著畫出來。        4.如果YY'之間的電壓仍然如圖3所示，而在電極XX之間加不變的電壓(X正、X'負)，在熒光屏上會看到什么圖形？若XX＇之間的電壓是“X負、X＇正”呢？試著畫出來。       5.如果Y之間的電壓仍然如圖3所示，而在電極XX'之間所加的電壓按圖5所示的規(guī)律變化，在熒光屏上會看到什么圖形?建議接以下步驟畫圖。(1)在圖上分別標出O、A、B、C、t1、D、E、F、t2幾個時刻光點在熒光屏上的位置；(2)根據(jù)以上光點的位置，畫出熒光屏上的圖形。        五、檢測目標例題：在示波管中，電子通過電子槍加速，進入偏轉電場，然后射到熒光屏上，如圖所示，設電子的質量為m(不考慮所受重力)，電荷量為e，從靜止開始，經(jīng)過加速電場加速，加速電場電壓為U1，然后進入偏轉電場，偏轉電場中兩板之間的距離為d，板長為L，偏轉電壓為U2，偏轉電場邊緣到熒光屏距離為D。求電子射到熒光屏上的偏移量Y是多大？         六、課堂小結：今天，你學到了什么？構建本課思維導圖 七、課后反思：●訓練卡基礎過關練1.)示波器是一種多功能電學儀器,它是由加速電場和偏轉電場組成。如圖所示,電子在電壓為U1的電場中由靜止開始加速,然后射入電壓為U2的平行金屬板間的電場中,入射方向與極板平行,在滿足電子能射出偏轉電場區(qū)的條件下,下述情況一定能使電子偏轉角度θ變大的是(　　)A.U1變大,U2變大　　　B.U1變小,U2變大C.U1變大,U2變小　　　D.U1變小,U2變小2.(多選)如圖所示,有質子H)、氘核H)、氚核H)和氦核He)四種帶電粒子,先后從加速電壓是U1的加速電場中的P點由靜止釋放,被加速后從B板的小孔射出,沿C、D間的中線進入偏轉電壓為U2的偏轉電場,都能夠從偏轉電場的另一端射出。如果不計重力的影響,以下判斷中正確的是(　　)A.質子H)的偏轉位移y最大B.氘核H)的偏轉角θ最小C.氦核He)射出偏轉電場時的動能最大D.質子H)射出偏轉電場時的速度最大 3.一束電子流經(jīng)U=5 000 V的加速電壓加速后,在距一平行板電容器兩極板等距離處沿與電場垂直的方向進入平行板間的勻強電場,如圖所示。已知兩板間距d=1.0 cm,板長l=5.0 cm,不計電子的重力和電子間的相互作用力。(1)若要使電子能從平行板間飛出,兩個極板上最大能加多大電壓?(2)若要使電子打到下板中央,則兩個極板上需要加多大的電壓?                            能力提升練1.(多選)如圖所示,由粒子源發(fā)出A、B兩種帶正電的粒子,經(jīng)過同一加速電場加速后,形成粒子束進入同一偏轉電場中偏轉,最終A、B兩粒子都落在了偏轉電場中的下極板上。粒子離開粒子源時的初速度可視為零,空氣阻力、粒子的重力及粒子之間的相互作用力均可忽略不計。下列說法正確的是(　　)A.離開加速電場時兩粒子速度與它們的比荷成正比B.兩粒子在加速電場中的運動時間與它們的比荷成正比C.兩粒子打在偏轉電場下極板時的動能與它們的電荷量成正比D.兩粒子一定打在偏轉電場下極板的同一位置,這一位置與粒子本身無關2.如圖所示，靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進入平行金屬板間的電場，在偏轉電壓U2的作用下偏轉一段距離。現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應該(　　)A．使U2加倍　　　　　　B．使U2變?yōu)樵瓉淼?/span>4倍C．使U2變?yōu)樵瓉淼?/span>倍 D．使U2變?yōu)樵瓉淼?/span>倍3.示波管的內部結構如圖所示，如果在電極YY'間加上圖a所示電壓，在電極XX'之間加上圖b所示電壓，熒光屏上出現(xiàn)的圖像是（     ）          4.在空間有正方向水平向右、大小按如圖所示的圖線變化的電場,位于電場中A點的電子在t=0時速度為零,在t=1 s時,電子離A點的距離為l。那么在t=2 s時,電子將處在(　　)A.A點　　　B.A點左方l處C.A點右方2l處　　　D.A點左方2l處5.(多選)如圖甲所示,M、N為正對豎直放置的平行金屬板,A、B為兩板中心線上的兩點。當M、N板間不加電壓時,一帶電小球從A點由靜止釋放經(jīng)時間T到達B點,此時速度為v。若兩板間加上如圖乙所示的交變電壓,t=0時,將帶電小球仍從A點由靜止釋放。小球運動過程中始終未接觸極板,則t=T時,小球(　　)A.在B點上方　　　B.恰好到達B點C.速度等于v　　　D.速度小于v6.如圖甲所示,水平放置的兩平行金屬板A、B相距為d,板間加有如圖乙所示隨時間變化的電壓。A、B板中點O處有一帶電粒子,其電荷量為q,質量為m,在0~時間內粒子處于靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g,周期T=。(1)判斷該粒子的電性;(2)求在0~時間內兩板間的電壓U0;(3)若t=T時刻,粒子恰好從O點正下方金屬板A的小孔飛出,那么的值應為多少? 
 

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5 帶電粒子在電場中的運動

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