第10章 第5节 课题2　带电粒子在电场中的运动 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦带电粒子在电场中的加速偏转综合问题及交变电场中的运动，通过电子在加速与偏转电场中的运动分析导入，衔接静电场能量知识，搭建从基础规律到复杂问题的学习支架。 其亮点在于结合示波管原理实例，运用v-t图像分析交变电场运动，体现科学思维的模型建构与科学推理。检测反馈题设计分层，帮助学生深化物理观念，教师可借助结构化活动方案提升教学效率。

第十章 第5节　带电粒子在电场中的运动 课题2　带电粒子在电场中的运动(2) 静电场中的能量 内容索引 学习目标 活动方案 检测反馈 学 习 目 标 内容索引 1. 会解决带电粒子在电场中的加速和偏转的综合问题． 2. 会解决带电粒子在交变电场中的运动问题． 内容索引 活 动 方 案 内容索引 1. 如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略． (1) 在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是_____，一定能使电子的偏移量y变大的是_____． A. U1变大、U2变大 B. U1变小、U2变大 C. U1变大、U2变小 D. U1变小、U2变小 活动一：分析带电粒子在电场中的加速和偏转的综合问题 B B 内容索引 6 内容索引 (2) 若不同的带电粒子的混合物由静止开始经同一加速电场加速后(即加速电压相同)，进入同一偏转电场，它们会分离开形成不同的轨迹吗？(写出必要的表达式作为证据) 总结：不同的带电粒子(电性相同，初速度为零)，经同一电场加速后，再进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹____________． 必定重合 内容索引 2. 如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求： (1) 粒子从射入到打到屏上所用的时间． 内容索引 9 (2) 粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α. 内容索引 (3) 粒子打到屏上的点P到O点的距离Y. 内容索引 3. 如图所示为示波管的原理图．请阅读教材“示波管的原理”部分，完成下列问题： (1)如果在若光屏上P点位置出现亮斑，则示波管中的______． A. 极板X应带正电 B. 极板X′应带正电 C. 极板Y应带正电 D. 极板Y′应带正电 BD 内容索引 【解析】 电子受力方向与电场方向相反，因电子向X′侧偏转，则电场方向为X′到X，则X′带正电，A错误，B正确；因电子向Y′侧偏转，则电场方向为Y′到Y，则Y′带正电，C错误，D正确． 内容索引 (2)甲、乙两图所示的电压均为周期性变化的交变电压，周期均为T. ①若YY′两极板上加如图甲所示的电压，而XX′两极板不加电压，请在图丙中画出荧光屏上显示的图形； ②若XX′两极板上加如图乙所示的电压，而YY′两极板上加如图甲所示的电压，请在图丁中画出荧光屏上显示的图形． 内容索引 【解析】 ①若YY′两极板上加如图甲所示的电压，而XX′两极板不加电压，则电子只在Y轴方向发生偏转，在X轴方向不发生偏转，则在荧光屏上的图像如图所示．　②若XX′两极板上加如图乙所示的电压，而YY′两极板上加如图甲所示的电压，Y方向为偏转电压，X方向为扫描电压，因为周期相同，所以屏幕上出现一个完成的正弦波形，如图所示． 【答案】 ① ② 内容索引 1. 带电粒子在交变电场中的直线运动 此类问题中，带电粒子进入电场时初速度为零，或初速度方向与电场方向平行，带电粒子在交变静电力的作用下，做加速、减速交替的直线运动． 该问题通常用动力学知识分析求解，重点分析各段时间内的加速度、运动性质、每段时间与交变电场的周期T间的关系等． 常用v－t图像法来处理此类问题，通过画出粒子的v－t图像，可将粒子复杂的运动过程形象、直观地反映出来，便于求解． 活动二：分析带电粒子在交变电场中的运动问题 内容索引 在如图1所示的平行板电容器的两板间分别加如图2甲、乙所示的两种电压，开始B板的电势比A板高．在静电力作用下原来静止在两板中间的电子开始运动．若两板间距足够大，且不计重力，试分析电子在两种交变电压作用下的运动情况，并定性画出相应的v－t图像． 图1　　　　 图2 【答案】 t＝0时，B板电势比A板高，在静电力作用下，电子向B板(设为正向)做初速度为零的匀加速直线运动． 内容索引 (a)　　　　　　　　(b) 内容索引 内容索引 2. 带电粒子在交变电场中的曲线运动 带电粒子以一定的初速度垂直于电场方向进入交变电场，粒子做曲线运动． 若带电粒子的初速度很大，粒子通过交变电场时所用时间极短，故可认为粒子所受静电力为恒力，粒子在电场中做类平抛运动． 若粒子运动时间较长，在初速度方向做匀速直线运动，在垂直初速度方向利用vy－t图像进行分析：①vy＝0时，速度方向沿v0方向．②y方向位移可用vy－t图像的面积进行求解． 内容索引 如图甲所示，极板A、B间的电压为U0，极板C、D间的间距为d，荧光屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长．A板O处的放射源连续无初速度地释放质量为m、电荷量为＋q的粒子，经电场加速后，沿极板C、D的中心线射向荧光屏(荧光屏足够大且与中心线垂直)，当C、D板间未加电压时，粒子通过C、D板间的时间为t0；当C、D板间加上图乙所示电压(图中电压U1已知)时，粒子均能从C、D板间飞出，不计粒子的重力及粒子间的相互作用．求： 甲　　　　　　　　　乙 内容索引 (1) C、D板的长度L； (2) 粒子从C、D两极板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离； (3) 粒子打在荧光屏上区域的长度． 内容索引 内容索引 内容索引 检 测 反 馈 内容索引 1 1. 一束正离子以相同的速率从同一位置，沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子 (　　) A. 都具有相同的质量 B. 都具有相同的电荷量 C. 具有相同的荷质比 D. 都是同一元素的同位素 【答案】 C 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 2 2. 图甲为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是 (　　) 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 2 【解析】 由于电极XX′加的是扫描电压，电极YY′之间所加的电压为信号电压，所以荧光屏上会看到的图形是B.B正确． 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 3 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 3 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 3 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 4. 如图甲所示是一对长度为L的平行金属板，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直．在t＝0时刻，一带电粒子沿板间的中线OO′垂直电场方向射入电场，2t0时刻粒子刚好沿下极板右边缘射出电场．不计粒子重力，则 (　　) 4 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 4 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 4 【答案】 C 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 5 甲　　　　　　 乙 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 5 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 5 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 6. 如图所示，区域Ⅰ、Ⅱ分别存在水平向左和竖直向下的匀强电场，电场强度大小相等．虚线MN和PQ表示三个区域的理想分界平面，分界平面均垂直于水平电场且间距为L；右侧平行于分界平面放置的屏到PQ的距离为L.在水平电场中，距MN也为L的A处有一个电子源，会无初速度释放电子(电荷量大小为e，质量为m)，最后，电子打在右侧的屏上．不计电子重力和电子之间的相互作用力．已知电子到达MN边界的速度为v，求： 6 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 (1)电场强度的大小； (2)某个电子在整个运动过程中所受静电力对其所做的功； (3)图中AO连线垂直于屏，垂足为O.那么，电子打到屏上的点到О点的距离． 6 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 6 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 6 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 甲 乙 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 谢谢观看 Thank you for watching ＜t0＜时粒子在一个周期内的总位移小于零；当t0＞T时情况类似．因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各选项可知B正确． $