物理人教版（2019）必修第三册10.5带电粒子在电场中的运动 （21张PPT）

显像管电视，色彩还原度高，亮度、对比度很优秀，反应速度敏捷，可以观看的角度更大，价钱便宜，它有这么多的优点，最终为什么惨遭淘汰，被液晶电视占领市场呢？
那么显像管电视能否做的很轻便呢？
（告诉我们，减肥是硬道理）
体积太大，太笨重
10.5 带电粒子在电场
中的运动
常见的带电粒子
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，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。除有说明或暗示外,一般都考虑重力。
3、注意：凡事有例外，所以要养成认真读题的好习惯
质子：11H
?
α粒子：24He
?
质量数
电荷数
一、带电粒子的加速
A
B
U
d
E
+
F
v
情景一：在真空中有一对平行金属板，两板间电势差为U0，两板间距离为d，若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负板时的速度有多大？
思考：粒子做什么运动？
如何求解？
方法一：动力学观点：
主要用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律
A
B
U
d
E
+
F
v
初速度不为零呢？
A
B
U
d
E
+
F
v
方法二：能量观点：
——利用动能定理
总结：粒子加速后的速度只与加速电压有关。
思考：若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？
若粒子的初速度为零,则:
若粒子的初速度不为零,则:
能量观点——动能定理
例1．电子枪是示波器构造的一部分，如图是电子枪的示意图。A是电阻丝，加热后电子可以从电阻丝中逃逸出来，U1是加在电阻丝两端的电压。B是金属板，在A、B之间加高电压U2，逃逸出来的电子经A、B间电场加速后从金属板中间的小孔射出。电子从电阻丝出来时的速度近似为零，U2远远大于U1，电阻丝与板间的距离为d，电子电量为e，质量为m，以下选项正确的是（　　）
A．金属板的电势低于电阻丝的电势B．电阻丝与金属板间的场强大小为
C．电子从小孔射出时的速度大小为
D．电子从小孔射出时的速度大小为
D
二、带电粒子在电场中的偏转
情景二：如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0 射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？
v0
q、m
L
d
- - - - - - - - - -
+ + + + + + + + +
U
+
+
1.受力分析：
（仅受此电场力）
做类平抛运动
2.运动分析：
垂直电场方向：匀速直线运动
沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动
L
d
- - - - - - - -
+ + + + + + + + +
U
v0
q、m
+
+
vy
θ
v
v0
y
1.飞行时间：
2.加速度：
4.位移：
5.速度偏转角：
3.速度：
水平
竖直
水平
竖直
(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点.
(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的，即tan α＝?????????tan θ.
?
两个重要推论
d
L/2
y
v0
-q
v
v0
vy
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
L
Y
X
U2
荧光屏
光斑
U1
情景三：若负电粒子是从静止经过电场加速电压U1加速后进入偏转电场U2发生侧移y；离开电场后，打在荧光屏上形成光斑，光斑距荧光屏中心的距离Y。请结合前面结论，推出y与Y的表达式。
-
θ
θ
三、直线加速场、偏转场、荧光屏组合的偏移量
例2.一个电荷量为q=-2×10-8，质量为m=1×10-14kg的带电粒子，由静止经电压为U1=1600V 的加速电场加速后，立即沿中心线O1O2垂直进入一个电压为U2=2400V的偏转电场，然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P点，偏转电场两极板间距为d=8cm，极板长L=8cm，极板的右端与荧光屏之间的距离也为L=8cm。整个装置如图所示，（不计粒子的重力）求
（1）粒子出加速电场时的速度v的大小；
（2）粒子出偏转电场时的偏移距离y；
（3）P点到O的距离y’。
示波管
示波管结构：电子枪、偏转电极和荧光屏组成（管内抽成真空）
产生高速飞行的电子束
待显示的电压信号使电子沿Y方向偏移
锯齿形扫描电压使电子沿X方向偏移
示波管的原理
显像管电视原理与其类似
例3.如图是示波管的原理图。它由电子枪、偏转电极（XX′和YY′）、荧光屏组成，管内抽成真空。给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑．下列说法错误的是（　　）
A．要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极YY′上加电压，且Y′比Y电势高B．要想让亮斑移到荧光屏的右上方，需在偏转电极XX′、YY′上加电压，且X比X′电势高、Y比Y′电势高C．要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极XX′上加特定的周期性变化的电压（扫描电压）D．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压
A
练习1.如图所示，点电荷+Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放，到达B点时，它们的速度大小之比为（　　）
B
（比荷）
练习2.（多选）如图所示，一价氢离子（H）和二价氦离子（He）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．离开偏转电场时速度方向不同B．离开偏转电场时速度方向相同C．到达屏上同一点D．到达屏上不同点
BC
练习3.如图所示是一个示波器工作原理图，两平行板间距离为d，电势差为U，板长为l，电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时偏移距离为h，单位电压引起的偏移距离h/U叫作示波器的灵敏度。若要提高其灵敏度，则可采用下列办法中的（　　）
A．增大两极板间的电压B．尽可能使板长l小些C．尽可能使板间距离d小些D．使电子入射速度v0大些
C
父母和老师的话，
就像电场线，
沿着就会走直路，
不沿着就会走弯路。