2.2带电粒子在电场中的运动 课件-2021-2022学年【新教材】高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第二章 静电场的应用 第二节 带电粒子在电场中的运动 粤教版 必修第三册 电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用而加速呢？ 情境：如图所示，在真空中安装一对面积较大的平行金属板，并在两板间加上电压 ，两板之间形成了一个匀强电场，在紧靠正极板中间处有一电量为 、质量为 的带正电粒子，重力不计。 【思考问题】 （1）粒子在两极板间将做什么运动？ （2）设两板间的距离为 ，则粒子在板间的加速度多大？ （3）粒子从正极板运动到负极板，电场力做了多少功？ （4）粒子到达负极板时的速度大小是多少？ 【讨论与交流】（1）如果两极板不平行，则中间的电场不再是匀强电场，带电粒子仍由静止开始从正极板处运动到负极板，带 电粒子末速度的大小仍为 吗？为什么？ （2）如果带电粒子改从电场的中央由静止开始释放，到达负极 板时末速度的大小仍为 吗？为什么？ 例题1：如图所示为电场直线加速器的示意图，它由炽热的金属丝、 个长度不同的金属圆筒（两底面开有小孔）和一个靶组成。把炽热的金属丝与所有的圆筒交叉连接到电压恒为 、电势高低作周期性变化的电源上，确保每次电子从金属丝到第一个圆筒的左侧和每两个圆筒的缝隙时都被电场加速，在圆筒内做匀速运动。缝隙宽度很小，电子经过缝隙的时间不计，经过每个圆筒的时间为 。试讨论：每个圆筒的长度必须遵循什么条件？最后打在靶上的电子动能为多大？ 提出问题：让带电粒子以一定的初速度沿垂直于电场方向射入匀强电场，带电粒子会做怎样的运动？ 【思考问题】 （1）带电粒子在两极板间的受力情况是怎样的？ 情境：如图所示，两平行导体板水平放置，导体板长度为 ，板间距离为 ，板间电压为 。有一质量为 、电量为 的带电粒子以水平初速度大小 进入板间的匀强电场，最终穿出板间。重力忽略不计。 （2）粒子在板间做什么运动？ （3）粒子在板间的运动时间是多少？ 情境：如图所示，两平行导体板水平放置，导体板长度为 ，板间距离为 ，板间电压为 。有一质量为 、电量为 的带电粒子以水平初速度大小 进入板间的匀强电场，最终穿出板间。重力忽略不计。 （4）粒子在板间的加速度多大？ （5）穿出电场时，粒子的运动方向是怎样的？