10.5带电粒子在电场中的运动(一） 课件-2023-2024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（一） 人教版（2019）高中物理（必修第三册） 第十章 静电场中的能量 老师： 授课时间： 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 课堂导入 现代医学中，常使用医用粒子直线加速器产生的高速粒子轰击癌细胞，以治疗癌症，其工作原理有两种： 情境与思考 思考：电子在加速器中是受到什么力而加速的？ （2）“电子束放射疗法”：用被加速的电子轰击重金属靶，产生放射线用于医学治疗。 （1）“质子放射疗法”：先将质子加速到具有较高的能量，再使其攻击肿瘤，杀死癌细胞。 第 页 知识讲解 带电粒子 如电子，质子，粒子，正负离子等。除非有特殊说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。 如带电小球、液滴、尘埃等。除非有特殊说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com PART 1 带电粒子在电场中的加速 第 页 知识讲解 如图，真空中两平行金属板间距为d，两板间的电势差为U，电场可视为匀强电场，一质量为m、电荷量为q的正带电粒子（重力不计），在静电力的作用下由静止开始从A板向B板运动。 （1）电子的加速度为多少？ （2）电子到达B板所需时间为多少？ A B U q ○ + ++++++ ------ 一、带电粒子在电场中的加速 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 知识讲解 （3）电子到达B板时的速度为多少？ 注意：两种方法都能求解，用动能定理更简便！ 方法一：根据运动学公式 方法二：根据动能定理 A B U q ○ + ++++++ ------ 一、带电粒子在电场中的加速 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 知识讲解 （4）增大两极板间距d，带电粒子到达B板时的速度如何变化？ 由ΔEk=qU可知，带电粒子到达另一极板时动能的增量，由两板间的电压和电荷量决定，与板间的距离无关 （5）在加速问题中，如果两极板是其他形状，如图中所示，加速电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？ 在非匀强电场中，不满足牛顿运动定律的应用条件，所以只能应用动能定理来求解 U 一、带电粒子在电场中的加速 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 学以致用 学以致用 与q成正比 与成正比 例. 下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大( )？ 哪种粒子速度最大( )？（其中me = 0.91×10-30kg；mH = 1.67×10-27kg） A. 质子 B. 电子 C. 氘核 D. 氦核 D B 第 页 知识讲解 多级加速问题 思考1：如图多级平行板连接，间隙等宽，能否给电子加速？ U ＋ ＋ ＋ － － － 1 2 3 4 5 6 S E E E E E 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 知识讲解 思考2：如图多级平行板连接，间隙等宽，怎样能给电子加速？ U ＋ － ＋ － 1 2 3 4 5 6 S E E E E E ＋ － － ＋ － ＋ ~ 交流电 （1）依次穿过极板间隙的速度一样吗？ （2）穿过极板内部做何运动？ （3）普通交流电的频率是变化的还是不变的？ 不变 若穿过极板间隙的时间可忽略，上图装置如何改进？ 匀速直线 越来越大 依次穿过极板内部的时间一样吗？ 越来越少 内部场强为0 要求穿过极板的时间 相等 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 知识讲解 U O u0 -u0 t T 2T U ~ ＋ － 思考：若穿过极板间隙的时间可忽略，则穿过每个极板内部的时间为多少？ 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 第 页 学以致用 例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？ 解：设电子进入第n个圆筒后的速度