人教版（2019）高中物理必修3-10.5 带电粒子在电场中的运动-课件（共30张PPT）

(共30张PPT)
带电粒子在电场中的运动
电子在加速器是受到什么力的作用而加速的呢？
+
-
电场力
匀强电场
电场力做功
适用于任何电场
3.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。
1.带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，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。（但并不能忽略质量）。
2.带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
电场中的带电粒子一般可分为两类：
解：
+
例题1：粒子质量为，带电量为，极板间距为，电压为，求粒子到达右侧极板时的速度。
匀强电场：
位移：
根据：
得：
方法一：运动学
方法二：动能定理
电场力做功：
得：
复杂，且只适用于匀强电场
简单，适用于任何电场
一、带电粒子的加速
例题2：两平行金属板相距为，电势差为，一电子质量为，电荷量为，从点沿垂直于极板的方向射出，最远到达点，然后返回，如图所示，，求此电子具有的初动能。
而
解：从O到A电场力对电子做功
注意：求电场力做功时，电势差应该为初末位置的电势差
一、带电粒子的加速
二、带电粒子的偏转
+
例题：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。
+
例题：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。
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
二、带电粒子的偏转
平行于极板方向 垂直于极板方向
位移
速度
其中：
二、带电粒子的偏转
+
例题：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。
解：电子做曲线运动，
平行于极板方向：，
垂直于极板方向： ，
得
而
∴
二、带电粒子的偏转
+
例题：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。
练习1：三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ）
. 和同时飞离电场
. 在飞离电场的瞬间，刚好打在下极板上
. 进入电场时，速度最大，速度最小
. 的动能增量最小，和的动能增量一样大
解析：根据，可知三个电子的加速度相同，而 ，得 ；又根据水平位移，得整个过程中只有电场力做功，因此动能增量等于电场力做功的多少，而 得
练习2：质子（质量为、电量为）和二价氦离子（质量为、电量为）以相同的初速度垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
解析：，则偏转角正切值比为粒子比荷之比；根据 可知侧移之比为粒子比荷之比，粒子比荷之比为。
练习3：质子（质量为、电量为）和二价氦离子（质量为、电量为）以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。
解析：设初动能为，则，而，则偏转角正切值比为电量之比；根据 可知侧移之比为电量之比；粒子电量之比为。
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
电子枪
产生高速飞行的电子束
加速电压
两端加待显示的电压信号，
使电子沿方向偏移。
锯齿形扫描电压，
使电子沿方向偏移。
示波管的构造及原理
三、示波管
例题：已知加速电压极板长偏转电极的电压板间距、 板端到荧光屏的距离。
求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值及打到屏上电子的偏移量。
解析：画出电子大致的轨迹，如图所示，电子在电场中做类平抛运动，点出电场后做直线运动，且其反向延长线过水平位移中点，则
加速电场部分：①
；偏转电场部分： ，
则：②
；联立①②得：
则：
【对于示波管而言，偏移量与偏转电压成正比】
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
三、示波管
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
三、示波管
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
三、示波管
锯齿形扫描电压
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
锯齿形扫描电压
锯齿形扫描电压
三、示波管
锯齿形扫描电压
示波管 电极通常接入仪器自身产生的锯齿形扫描电压，如果 上接的待测信号电压是周期性的，且周期与扫描电压周期相同，则荧光屏上会显示待测信号在一个周期内变化的稳定图像。
三、示波管
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？
【答案】B
【解析】由得
1.如图所示，是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为、电量为的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当间电压为时，粒子到达板的速度为，如果要使这个带电粒子到达板的速度为 ，则下述方法能满足要求的是（ ）
A、使间电压增加为
B、使间电压增加为
C、使间电压不变，距离减半
D、使间电压不变，距离加倍
【答案】D
【解析】。
A．氕核 B．氘核 C．氚核 D．一样大
2.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为、 、 。它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是（ ）
【答案】B
【解析】
3.如图所示，电子在电势差为的电场中加速后，垂直进入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是(　　)
A． 变大、 变大
B． 变小、 变大
C． 变大、 变小
D． 变小、 变小
4.（多选）如图，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（ ）
A．侧移相同
B．偏转角相同
C．到达屏上同一点
D．到达屏上不同点
【答案】ABC
【解析】
一、粒子的加速
二、粒子的偏转
三、示波管
方法：动能定理
电场力做功：
【适用于任何电场，注意：电势差应该为初末位置的电势差】
方法：类平抛运动
平行于极板方向：匀速直线
垂直于极板方向：初速度为0的匀加速直线