10.5 带电粒子在电场中的运动 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 1 1、微观粒子：如电子（e）、质子（11H）、α粒子（42He）、正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力，但不能忽略质量。 2、带电微粒：如带电小球、液（油）滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 说明：某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 带电粒子的运动 带电粒子的加速 带电粒子的偏转 直线运动 曲线运动 什么情况下带电粒子在匀强电场中做直线运动？ 什么情况下带电粒子在匀强电场中做曲线运动？ 初速度方向与电场力方向共线 初速度方向与电场力方向不共线 静止 受力平衡 直线运动 教材P44 带电粒子在电场中的加速： 在真空中有一对带电平行金属板，两板间电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，仅在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。 U + - E 分析1：平行金属板之间存在什么样的电场？ 分析2：带电粒子在该电场中做什么运动？ 分析3：在匀加速直线运动中如何求解末速度？ 分析1：平行金属板之间存在匀强电场 分析2：带电粒子在该电场中做匀加速直线运动 分析3：利用匀变速直线运动规律或动能定理求解 F 带电粒子在电场中的加速: U + - E F 所需条件： 带电粒子电荷量q 带电粒子质量m （或带电粒子的比荷） 平行金属板两端电压U 解法1：匀变速直线运动规律(动力学观点) 在真空中有一对带电平行金属板，两板间电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，仅在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。 粒子加速后的速度只与加速电压有关 U + - E F 所需条件： 带电粒子电荷量q 带电粒子质量m （或带电粒子的比荷） 平行金属板两端电压U 解法2：功能关系（能量学观点） 带电粒子在电场中的加速: 在真空中有一对带电平行金属板，两板间电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，仅在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。 初速度不为零呢？ 对比两种方法： 1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动，即物体必须沿着电场线进入匀强电场。 2.利用动能定理，适用于一切电场因为公式W=qU适用于任何电场。 1、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 （ ） A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核 与电量成正比 与比荷平方根成正比 D B 小试牛刀 2、如图，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+q的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带电粒子到达N板的速度变为2v ，则下述方法能满足要求的是（ ） A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压不变，距离减半 D、使M、N间电压不变，距离加倍 M N U d + B 小试牛刀 U ＋ ＋ ＋ － － － A B C D E F 想一想 如图多级平行板连接，能否加速粒子？ 不能加速，怎么办？ 多级直线加速器示意图 【例】如图，在点电荷+Q 的电场中有A、B两点，将质子和α 粒子分别从A点释放，到达B点时，求它们的速度大小之比？ + A B 解：质子 α 粒子 对质子： U 对 α 粒子： l d + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y θ 速度偏转角（偏向角） 偏移距离（侧移距离或侧移量） 在真空中有一对带电平行金属板，板间电势差为U。一质量为m、带正电荷q的粒子，沿平行于板面的方向（垂直于场强方向）以初速度v0 射入电场，运动轨迹如何？（不计重力） 带电粒子在电场中的偏转: 垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：匀加速直线运动 带电粒子在电场中的偏转： l d - - - - - - - - + + + + + + + + + U v0 q、m + + vy θ v v0 y 2.加速度: 1.飞行时间: 4.位移: 5.角: 3.速度： α 1.若考虑带电粒子的重力且重力方