10.5带电粒子在电场中的运动（一）-2022-2023学年高二物理精品课件（2019人教版必修第三册）

10.5带电粒子在电场中的运动(一) 第十章 静电场中的能量 晓峰物理 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的呢？ 情景引入 G=mg=9×10-30N F>>G 电子、质子、离子等微观带电粒子所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。 已知电子的质量m=0.91×10-30 kg, 电荷量e=1.6×10-19 C。求： ⑴电子的重力G； ⑵当电子处于板间距d=10cm，两极间电压为U=1.5V的平行板电容器之间时所受的电场力。 F=eE 温故知新 一、带电粒子在电场中的加速 运动和力（思路1） 功和能（思路2） 牛顿运动定律 匀加速直线运动规律 静电力做功 动能定理 属于匀强电场，涉及运动时间等描述运动过程的物理量 ①涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量 ②非匀强电场的情景 基本思想 物理规律 可解决问题的性质 解析： 【例题1】如图所示，真空中平行金属板A、B之间的距离为d，有一个质量为m电荷量为q的正离子位于A板旁，给两金属板加直流电压U，把两板间的电场看做匀强电场。求：该粒子从A板由静止开始运动到达B板时的速度vB。 法一:利用运动和力的观念 法二:利用功和能的观念 电压U越大，粒子的速度就越大。但电压不可能很大，所以，就难以获得足够大的速度。 典例解析 如图甲，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？ 甲 乙 课本例题1 分析： 由于金属导体的静电屏蔽作用，会使金