第二章 第二节 带电粒子在电场中的运动-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习课件PPT（粤教版）

第二节　带电粒子在电场中的运动 物理 [素养目标] 1.会从力和能量角度分析、计算带电粒子在电场中的加速问题。 2.能够用类平抛运动的分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题。 3.能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型。 4.了解加速器和示波器的构造、原理和应用。 物理 分类研析 随堂演练 物理 分类研析 突破要点，提升关键 类型一　带电粒子在电场中的加速 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。 物理 2.解决带电粒子在电场中加速时的基本思路 物理 物理 (1)漂移管B的长度LB; (2)相邻漂移管间的加速电压U。 思路点拨:运动观:漂移管内部电场强度为零,质子在漂移管内做匀速直线运动。 能量观:质子在相邻漂移管的间隙被加速获得能量。 答案:(1)0.5 m　(2)2.5×104 V 物理 分析带电粒子加速运动问题的两点技巧 (1)对于匀强电场,虽然用动力学观点和功能观点均可求解,但运用功能观点列式更简单,故应优先选用功能观点。 (2)若电场为非匀强电场,带电粒子做变加速直线运动,不能通过牛顿运动定律途径求解。注意W=qU对一切电场适用,因此从能量的观点入手,由动能定理来求解。 规律方法 物理 [对点训练1] 两平行金属板相距为d,电压为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入电场,最远到达A点,然后返回,如图所示,O、A间距为h,则此电子的初动能为(　 　) D 物理 类型二　带电粒子在电场中的偏转 1.类平抛运动 带电粒子以速度v0垂直于电场线的方向射入匀强电场,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力的作用而做匀变速曲线运动,称之为类平抛运动。可以采用处理平抛运动的方法分析这种运动。 物理 2.运动规律 (1)沿初速度方向:vx=v0,x=v0t(初速度方向)。 4.几个推论 (1)粒子从偏转电场中射出时,其速度方向反向延长线与初速度方向延长线交于一点,此点平分沿初速度方向的位移。 物理 (4)若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场,只要q相同,不论m是否相同,则偏转距离y和偏转角θ相同。 (5)同种电性的不同带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压U1相同),进入同一偏转电场,则偏转距离y和偏转角θ相同。 物理 [例2] (2021·贵州贵阳期末)如图所示,有一电子由静止开始经电压为U1的电场加速后,从两平行金属板正中间垂直电场方向射入电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场,已知两平行金属板间距离为d、板长为l,且电子的质量为m、电荷量为e,求: (1)电子离开电场U1时的速度大小v0; 物理 [例2] (2021·贵州贵阳期末)如图所示,有一电子由静止开始经电压为U1的电场加速后,从两平行金属板正中间垂直电场方向射入电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场,已知两平行金属板间距离为d、板长为l,且电子的质量为m、电荷量为e,求: (2)两金属板间的电压U2。 物理 物理 带电粒子在电场中运动问题的处理方法 规律方法 带电粒子在电场中运动的问题实质上是力学问题的延续,从受力角度看,带电粒子与一般物体相比多受到一个电场力;从处理方法上看,仍可利用力学中的规律分析,如选用平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、功能关系、能量守恒定律等。 物理 [对点训练2] (2021·福建福州期末)如图所示,在竖直向下的匀强电场中有一足够长的光屏竖直放置,在光屏左侧距离为l处的O点有一粒子源,能沿着OO′方向(O、O′连线与光屏垂直)连续发射带电荷量为+q、质量为m的粒子,每个粒子打到光屏上会产生一个亮点。当粒子的初速度 v≥v0时,观察到光屏上形成的亮线的最下端到O′点的距离为h,不计粒子重力及粒子间的相互作用力,则(　 　) C 物理 物理 类型三　带电粒子在交变电场中的运动 带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法: (1)分段分析:按照时间的先后,分阶段分析粒子在不同电场中的受力情况和运动情况,然后选择牛顿运动定律、运动学规律或功能关系求解相关问题。 (2)v-t图像辅助:带电粒子在交变电场中的运动情况一般比较复杂,常规的分段分析很麻烦,较好的方法是在分段分析粒子受力的情况下,画出粒子的v-t图像,画图时,注意加速度相同的运动图像是平行的直线、图像与坐标轴所围图形的面积表示位移等。 (3)运动的对称性和周期性:带电粒子在周期性变化的电场中运动时,粒子的运动一般具有对称性和周期性。