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

带电粒子在电场中的运动 人教版高中物理 必修3 第十章 静电场中的能量 电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？ 本节课我们来研究这个问题。 1.带电粒子的加速 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的静电力与运动方向在同一直线上，做加速(或减速)直线运动 F F F + v - v - + 加速 减速 F 加速 减速 E E 一、带电粒子在电场中的加速 2.分析带电粒子加速的问题的两种思路 （1）动力学思路：利用牛顿第二定律结合运动学公式来分析 当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，可由静电力求得加速度进而求出末速度、位移或时间。 （与d无关） （与d有关） ②若粒子的初速度不为零，则 ①若粒子的初速度为零，则 得 （2）功能关系思路：利用静电力做功结合动能定理来分析 静电力做的功等于粒子动能的变化量。 得 速度方向与受力方向不共线 匀变速曲线运动 受力为恒力 将运动分解 平行于极板方向： 垂直于极板方向： 类平抛运动 匀速直线 初速度为0的匀加速直线 带电粒子以初速度v0 垂直于电场线射入电场中。带电粒子的运动轨迹将发生偏转，在匀强电场中，带电粒子的运动轨迹是一条抛物线，类似平抛运动的轨迹。 不同的仅仅是平抛运动物体所受的是重力，而带电粒子所受的是静电力。 二、带电粒子在电场中的偏转 思考：如图，两个相同极板的长度为，相距，极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向以速度射入电场中，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和速度的偏转角。 + + + + + + + + + L F L/2 -q v0 y ①水平方向 匀速直线 ②竖直方向 匀加速 vy θ v v0 ③速度偏向角θ： （运动时间） 1.带电粒子在电场中的偏转 2.带电粒子偏转的两个推论 ②速度方向延长线交于水平位移的中点，粒子好像从中点处沿直线射出一样。 ①速度偏向角正切值是位移偏向角正切值的两倍。 tanθ =2tana。 α A B U1 E + - - - - - - - - + + + + + + + + + U2 vy θ y v v0 3.先加速后偏转模型 v0 注意：粒子的侧移量y，速度偏向角θ与粒子无关 结论：不同的粒子经同一个电场加速，再经同一电场偏转，它们的侧移量和速度偏向角都相同，轨迹相同。 三、示波器 思考1.如果在电极 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加不变电压，使 Y 的电势比 Yˊ 高，电子将打在荧光屏的什么位置？ 思考2.如果在 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加按图示的规律变化的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？ Xˊ X Y Yˊ UY t O Yˊ 随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线。 锯齿形扫描电压 思考3.如果在电极 XXˊ 之间加锯齿形电压，而在 YYˊ 之间不加电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？ 思考4.如果在电极 XXˊ 之间加锯齿形电压，而在 YYˊ 之间加如图示的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？ 锯齿形扫描电压 示波器图象 解析：扫描电压的周期为，而待测信号电压周期为，则在第一个内图形为待测信号的前半段，第二个内为待测信号的后半段，且由于的电势比高，所以都在右侧。 练习：如图所示的示波管，如果在之间加如图所示的交变电压，同时在之间加如图所示的锯齿形电压，使的电势比高，在荧光屏上会看到什么图形？ $$