10.5 带电粒子在电场中的运动 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

知识回顾 电场 能的性质 力的性质 § 10.5 带电粒子在电场中的运动 第十章 静电场中的能量 加速电压 电子枪 偏转电极 亮斑 亮斑 荧光屏 1．带电粒子在电场中运动时重力的处理 基本粒子 如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量) 带电颗粒 如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力 2．解决问题的两种思路 思路1 用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场 思路2 动能定理（功能关系）。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场 A B E + F v 方法1：从动力学和运动学角度分析 一、带电粒子的加速 U A B E + F v U 方法2：从做功和能量的角度分析 粒子直线加速器 构建模型 例．如图甲，装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙。在 t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为 0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒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个圆筒后的速度为v，根据动能定理有： ，解得： 第n个圆筒的长度为： 圆筒长度跟圆筒序号的平方根 成正比 第n个圆筒的长度为： 带电粒子在匀强电场中的偏转 ①条件：以速度v0垂直于电场方向飞入匀强电场，仅受电场力 ②运动性质：匀变速曲线运动 ③处理方法：运动的合成与分解 类平抛运动 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 运动规律 (1)沿初速度方向，做匀速直线运动，运动时间 ②不能飞出电容器： ①能飞出电容器： (2)沿电场方向，做匀加速直线运动 ①加速度： ②离开电场时的偏移量： ③离开电场时的偏转角： 有用的结论 粒子飞出偏转电场时“速度反向延长线，通过垂直电场方向的位移的中点” 不同带电粒子从同一电场加速再进入同一偏转电场，所有粒子都从同一点射出，荧光屏上只有一个亮斑 d L/2 y v0 -q v v0 v⊥ θ θ + + + + + + - - - - - L Y X U2 荧光屏 光斑 U1 三、带电粒子在匀强电场中的加速和偏转 例．有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如下图。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力，为使打在纸上的字迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是 (　) A．减小墨汁微粒的质量 B．增大偏转电场两板间的距离 C．减小偏转电场的电压 D．减小墨汁微粒的喷出速度 拓展学习：示波器 1．示波器的作用：显示电信号随时间变化的情况 2．示波管的结构：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成 示波管的原理 产生高速飞行的电子束 待显示的信号电压 锯齿形 扫描电压 使电子沿y方向偏移 使电子沿 x方向偏移 例．图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是选项中的(　　) √ 例．示波器是一种重要的电子测量仪器，其核心部件是示波管，示波管的原理示意图如图1所示。如果在电极YY'之间所加的电压UY及在电极XX'之间所加的电压UX分别按图2中实线及虚线所示的规律变化，则在荧光屏（XY轴上单位长度相等）上呈现出来的图形是（　　） √ 作业： 1、完成：课时跟踪检测十二 2、预习：并完成高效方案专题三（P61～P63） 3、阅读：教材P59章末复习题 $