10.5 带电粒子在电场中的运动（备课堂）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（人教版必修第三册）

新人教版高中物理必修3 第十章 10.5 带电粒子在电场中的运动 授课老师： 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 1 议一议： 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。 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的呢？ 在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。通常分为加速和偏转两种情况 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 研究带电粒子运动的主要工具 电场力的性质 电场能的性质 动能定理 加速度 W=Eqlcosθ E=U/d 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 带电粒子在电场中的加速 + V=0 一个静止的电荷只在电场力作用下，将做什么运动？ V0=0,F合=Eq 方法一 方法二 思考：v与什么有关？ 思考：非匀强电场是否适用？ 思考：非匀强电场是否适用？ 极板间距减半还一样吗？ ✖ ✔ +++++ ----- 由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 例题 如图10.5-1甲，某装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线 在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。 交变电源两极间电势差的变化规律如图10.5-1乙所示。在 t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为 0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。 为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第n个金属圆筒的长度应该是多少？ 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 例题 解：设电子进入第 n 个圆筒后的速度为v，根据动能定理有 得 第n个圆筒的长度为 圆筒长度跟圆筒序的平方根 成正比， 第 n 个圆筒的长度是 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 课堂练习 质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107m/s。已知加速电场的场强为1.3×105N/C，质子的质量为1.67×10−27 kg，电荷量为1.6×10−19 C，则下列说法正确的是( ) A. 加速过程中质子电势能增加 B. 质子所受到的电场力约为2×10−15 N C. 质子加速需要的时间约为8×10−6 s D. 加速器加速的直线长度约为4m D 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 议一议 如图所示，三个分别带正电、带负电和 不带电的质量相同的颗粒从水平放置的 平行带电金属板左侧以相同速度v0垂直 电场线方向射入匀强电场，分别落在带正电荷的下极板上的a、b、c三点处。下列判断正确的是( ) A. 落在a点的颗粒带正电，落在b点的颗粒不带电，落在c点的颗粒带负电 B. 落在a点的颗粒带负电，落在b点的颗粒不带电，落在c点的颗粒带正电 C. 落在a点的颗粒不带电，落在b点的颗粒带负电，落在c点的颗粒带正电 D. 落在a点的颗粒带负电，落在b点的颗粒带正电，落在cc点的颗粒不带电 B 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 带电粒子的偏转 ------------------------------------- +++++++++++++++++++++++ + V 议一议：带电粒子以一定初速度沿着电场线垂直的方向射入电场，只在电场力作用下，将做什么运动？ 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 带电粒子的偏转：化直为曲 ------------------------------------- +++++++++++++++++++++++ + V + V 受力特点分析 运动特点分析 垂直 电场线 平行 电场线 匀速运动 静止开始匀加运动 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 带电粒子的偏转：化直为曲 ------------------------------------- +++++++++++++++++++++++ + V + V 规律分析 运动特点分析 垂直 电场线 平行 电场线 匀速运动 静止开始匀加运动 版权所有：徐