《2022-2023学年高二物理备课优选导学案（人教版2019必修第三册）》10.5 带电粒子在电场中的运动（解析版）

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第 5 节　带电粒子在电场中的运动
【自主预习】
一、带电粒子在电场中的加速
1.基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的
作用，但万有引力(重力）一般① 静电力，可以忽略不计。
2.带电粒子加速问题的处理方法：
(1)利用② 分析。初速度为 0的带电粒子，经过电势差为 U的电场加速后，③ ，则
。
（2）在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式进行分析。
二、带电粒子在电场中的偏转
极板长为 l，极板间距离为 d，电压为 U。质量为 m、电荷量为 q的基本粒子，以初速度 平行两极板进入
匀强电场中后，粒子的运动特点和平抛运动相似。
(1)初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间为④ 。
(2)电场线方向做初速度为 0的匀加速直线运动，加速度为⑤ 。
三、示波管的原理
1.构造：示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由⑥ (由发射
电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对 X偏转电极板和一对 Y偏转电极板组成)和⑦ 组
成，如图所示。
2.原理：
(1)扫描电压：XX'偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。
(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，
如果在 Y偏转极板上加一个⑧ ，在 X偏转极板上加一⑨ ，在荧光屏上就会出现按 Y偏转
电压规律变化的可视图像。
答案：
① 远远小于 ②动能定理 ③ ④ ⑤ ⑥电子枪 ⑦荧光屏
⑧ 信号电压 ⑨扫描电压
【方法突破】
一、带电粒子在电场中的加速
1.关于带电粒子在电场中的重力
(1)基本粒子:如电子、质子、α 粒子等,除有说明或有明确的暗示以外,此类粒子一般不考虑重力(但并不
忽略质量)。
(2)带电微粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。
2.带电粒子的加速:当带电粒子以很小的速度进入电场中,在静电力作用下做加速运动,示波器、电视显像
管中的电子枪都是利用电场对带电粒子加速的。
3.处理方法:可以从动力学和功能关系两个角度进行分析,其比较如表所示。
项目 动力学角度 功能关系角度
涉及知
识
牛顿第二定律结合
匀变速直线运动公
式
功的公式及动能定理
选择条
件
匀强电场,静电力是
恒力
可以是匀强电场,也可以是非匀强电场,静电力可以是恒力,也可以是变力
【例 1】下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差 U后，粒子获得的速
度最大的是（　　）
A．质子 B．氘核C．α粒子 D．钠离子 Na+
【答案】A
【详解】四种带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差 U，故根据动能定理，
有qU=mv2解得 由上式可知，比荷 越大，获得的速度越大，由于质子的比荷最大，所以质子
获得的速度最大；故选A．
【针对训练 1】如图所示，M、N是真空中的两块相距为 d的平行金属板。质量为 m、电荷量大小为 q的带
电粒子，以初速度 由小孔进入电场，当 M、N间电压为 U时，粒子恰好能到达N板。如果要使这个带电
粒子到达距N板 后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）（　　）
A．使初速度减为原来的
B．使 M、N间电压提高到原来的 2倍
C．使 M、N间电压提高到原来的 3倍
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