10.5 带电粒子在电场中运动 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.5带电粒子在电场中的运动 教学目标 (1)会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。 (2)知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。 (3)了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。 (4)通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的 认识。 平抛(或类平抛)运动的特点： 复习： 1、运动时间：t＝ 2、位移： 问题 ？ 引入新课： 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？ 带电体在电场中重力是否考虑的问题： 1、带电粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等(除有说明或暗示外), 一般不考虑重力。（但并不能忽略质量） 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等(除有说明或暗示外),一般都考虑重力。 6 电场的基本性质是: 对放入 电场中的电荷有力的作用。 电荷会有加速度。 加速度a可能是恒定的也可 能是变化的。 速度v 的大小和方向都有可 能发生变化。 轨迹既可能是直线也可能是曲线。 a 。 v 。 轨迹 。 增大 增大 直线 A E v a 。 v 。 轨迹 。 减小 减小 曲线 一、带电粒子的直线加速： 1、金属圆筒，中心轴线在同一直线上。 2、序号为奇数的圆筒连接交变电压的一个 极，序号为偶数的圆筒连接交变电压的另一 个极。 3、金属圆筒有静电屏蔽的作用，筒中为区场强处处的零。 4、带电粒子在筒内做匀速直线运动。 5、圆筒间隙:电子受的静电力方向与运动向相同，不断加速。 6、说明：电场强度周期性变化每隔半个周期变化一次。 7、电子在所有相邻圆筒的间隙都受向右的电场力，电子被加 速。 8、电子通过每一个间隙所增加的动能都等于 eu。 9、筒的长度不断变长，第n个圆筒的长度： 练习：如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释中正确的是 (D) A.两极板间的距离越大,加速的时间就越长,则电子获得的速率越大 B.两极板间的距离越小,加速的时间就越短,则电子获得的速率越小 C.两极板间的距离越小,加速度就越大,则电子获得的速率越大 D.与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关 例题：如图所示为一多级加速器模型，一质量为m＝1.0×10－3 kg、电荷量为q＝8.0×10－5 C的带正电小球(可视为质点)通过1、2级无初速度地进入第3级加速电场，之后沿位于轴心的光滑浅槽，经过多级加速后从A点水平抛出，恰好能从MN板的中心小孔B垂直金属板进入两板间，A点在MN板左端M点正上方，倾斜平行金属板MN、PQ的长度均为L＝1.0 m，金属板与水平方向的夹角为θ＝37°，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2。 (1)求A点到M点的高度以及多级加速电场的总电压U； (2)若该平行金属板间有图示方向的匀强电场，且电场强度大小E＝100 V/m，要使带电小球不打在PQ板上，则两板间的距离d至少要多长？ 【答案】 (1)18.75 V　(2) 总结：做直线运动的条件： (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子静止，或做匀速直线运动． (2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动． 例题1：如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释中正确的是 ( D) A.两极板间的距离越大,加速的时间就越长,则电子获得的速率越大 B.两极板间的距离越小,加速的时间就越短,则电子获得的速率越小 C.两极板间的距离越小,加速度就越大,则电子获得的速率越大 D.与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关 1.受力分析： 受竖直向下的电场力 v0 d U q L F 2、运动过程分析： 合力与初速度不共线，轨迹为曲线 类平抛运动 匀变速曲线运动 二. 带电粒子在电场中的偏转 l d + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y θ 偏转角 侧移量 试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角θ 1.受