【沪科版】2017-2018学年高中物理选修3-1全一册学案(含答案)

1.了解示波器的构造. 2.探究电子束在偏转电极中的偏转，并观察带电油滴在匀强电场中的偏转. 3.掌握示波管中电子束的运动规律，会运用力学知识解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题．(难点) 带 电 粒 子 在 电 子 枪 中 的 运 动

[先填空]

设阴极金属丝释放出的电子初速度为零，则电子从电子枪阳极小孔射出的速度v0，可由12

动能定理计算．表达式为qU＝mv0，解得v0＝

2

[再判断]

1．从电子枪中发出的电子只有在匀强电场中加速，才能应用动能定理．(×) 2．带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加．(×)

3．带电粒子在电容器两板间加速时，若电压不变，增大板间距离时，并不改变粒子末速度大小，但改变运动时间．(√)

[后思考]

带电粒子在电场中运动时，什么情况下重力可以忽略？什么情况下不能忽略重力？ 【提示】 (1)当带电粒子的重力远小于电场力时，粒子的重力就可以忽略． (2)微观带电粒子，如电子、质子、离子、α粒子等除有说明或有明确暗示外，处理问题时均不计重力．而带电的液滴、小球等除有说明或有明确暗示外，处理问题时均应考虑重力．

[合作探讨]

如图2-5-1所示，平行板电容器两板间电压为U，板间距离为d.一质量为m，带电量为

2qUm. q的正离子在左板附近由静止释放．

图2-5-1

探讨1：正离子在两板间做什么规律的运动？加速度多大？

【提示】 正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动．加速度a＝. 探讨2：正离子到达负极板时的速度多大？ 12

【提示】 由动能定理Uq＝mv可得v＝

2[核心点击]

1．电场中的带电粒子的分类 (1)带电的基本粒子

如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和电场力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量)．

(2)带电微粒

如带电小球、液滴、尘埃等，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力．某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定．

2．解决带电粒子在电场中加速时的基本思路

2UqUqdmm.

1．如图2-5-2所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差

为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，此后穿过等势面N的速度大小应是( )

图2-5-2

A. C. 2qUm B．v0＋ 2qU D.

2qUm2qU

v20＋

mv20－

m1212

【解析】 由动能定理得：qU＝mv－mv0，v＝22【答案】 C

v20＋

2qU，故C正确．

m2．两平行金属板相距为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2-5-3所示，OA＝h，此电子具有的初动能是( )

【导学号：29682015】

图2-5-3

A.

edheUeUh B．edUh C. D. Udhd12【解析】 由动能定理：－F·s＝－mv0

212U所以－eE·h＝0－mv0－e··h＝0－Ek0

2d故Ek0＝eUh. d【答案】 D

3.如图2-5-4所示，在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α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2-5-4

12

【解析】 设A、B两点间的电势差为U，由动能定理知，对质子：mHvH＝qHU，对α粒

21vH2

子：mαvα＝qαU，所以＝

2vα

【答案】

2∶1

电 子 束 在 示 波 管 中 的 运 动 规 律 qHmα

＝qαmH1×42

＝. 2×11

[先填空]

1．如图2-5-5所示，偏转电极YY′两极间的电场是匀强电场．

图2-5-5

2．电子在两极间受到一个大小和方向都不变的电场力的作用．电子束垂直进入偏转极板间将做类平抛运动．

(1)电子经过极板的时间t：t＝；

12lU′

(2)垂直于偏转极板方向偏移距离y：y＝at＝；

24dU(3)垂直于偏转极板方向的分速度vy：vy＝at＝2

lv0

lU′

dq； 2mU(4)离开偏转电场时的速度偏转角φ：tan φ＝＝3．电子离开偏转电极后的运动

vylU′

. vx2dU(1)电子离开偏转电极后不再受电场力作用，电子做匀速直线运动． (2)电子打在荧光屏上发生的偏移y′＝[再判断]

1．示波管偏转电极间的电场是匀强电场．(√) 2．示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹．(×)

lUL＋l.

4dU