物理人教版（2019）必修第三册10.5带电粒子在电场中的运动(一）（共19张ppt）

(共19张PPT)
10.5 带电粒子在电场中的运动（一）
人教版（2019）高中物理（必修第三册）
第十章 静电场中的能量
第页课堂导入现代医学中，常使用医用粒子直线加速器产生的高速粒子轰击癌细胞，以治疗癌症，其工作原理有两种：情境与思考思考：电子在加速器中是受到什么力而加速的？（2）“电子束放射疗法”：用被加速的电子轰击重金属靶，产生放射线用于医学治疗。（1）“质子放射疗法”：先将质子加速到具有较高的能量，再使其攻击肿瘤，杀死癌细胞。第页知识讲解带电粒子如电子，质子， 粒子，正负离子等。除非有特殊说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。如带电小球、液滴、尘埃等。除非有特殊说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。
PART
1
带电粒子在电场中的加速
第页知识讲解如图，真空中两平行金属板间距为d，两板间的电势差为U，电场可视为匀强电场，一质量为m、电荷量为q的正带电粒子（重力不计），在静电力的作用下由静止开始从A板向B板运动。（1）电子的加速度为多少？（2）电子到达B板所需时间为多少？ABUq○+++++++------一、带电粒子在电场中的加速第页知识讲解（3）电子到达B板时的速度为多少？注意：两种方法都能求解，用动能定理更简便！方法一：根据运动学公式方法二：根据动能定理ABUq○+++++++------一、带电粒子在电场中的加速第页知识讲解（4）增大两极板间距d，带电粒子到达B板时的速度如何变化？由ΔEk=qU可知，带电粒子到达另一极板时动能的增量，由两板间的电压和电荷量决定，与板间的距离无关（5）在加速问题中，如果两极板是其他形状，如图中所示，加速电场不再均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？在非匀强电场中，不满足牛顿运动定律的应用条件，所以只能应用动能定理来求解U一、带电粒子在电场中的加速第页学以致用学以致用与q成正比与成正比例.下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大( )？哪种粒子速度最大( )？（其中me= 0.91×10-30kg；mH= 1.67×10-27kg）A. 质子B. 电子C. 氘核D. 氦核DB第页知识讲解多级加速问题思考1：如图多级平行板连接，间隙等宽，能否给电子加速？U＋＋＋－－－123456SEEEEE第页知识讲解思考2：如图多级平行板连接，间隙等宽，怎样能给电子加速？U＋－＋－123456SEEEEE＋－－＋－＋~交流电（1）依次穿过极板间隙的速度一样吗？（2）穿过极板内部做何运动？（3）普通交流电的频率是变化的还是不变的？不变若穿过极板间隙的时间可忽略，上图装置如何改进？匀速直线越来越大依次穿过极板内部的时间一样吗？越来越少内部场强为0要求穿过极板的时间相等第页知识讲解UOu0-u0tT2TU~＋－思考：若穿过极板间隙的时间可忽略，则穿过每个极板内部的时间为多少？第页学以致用例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：∴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，
PART
2
带电粒子在电场中的偏转
第页知识讲解真空中水平放置一对平行金属板，板间距离为d，板长为l，两板间电势差为U，板间电场可视为匀强电场。现有一电荷量为-q、质量为m的带电粒子，以水平初速度v0射入平行金属板间。已知该带电粒子能射出平行金属板，不计粒子重力。1.粒子所受静电力方向如何？垂直电场和沿电场方向的运动性质如何？运动性质如何？与哪种运动形式类似？粒子所受静电力方向与初速度方向垂直；垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动；带电粒子做的是匀变速曲线运动；类似于平抛运动第页知识讲解2.粒子在电场中运动的时间为多少？3.粒子运动的加速度为多少？4.粒子在射出电场时沿垂直于金属板方向偏移的距离为多少？5.粒子在离开电场时竖直方向的分速度为多少？yvyv0v第页知识讲解yvyv0v6.粒子在离开电场时的速度大小为多少 7.粒子在离开电场时的速度偏转角正切值为多少 θ8.粒子离开电场后做什么运动？粒子不受力，做匀速直线运动α第页学以致用学以致用【例】（多选）如图所示，三个α粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入偏转电场，出现了如图所示的运动轨迹，由此可判断（）A．在B飞离电场的同时，A刚好打在负极板上B．B和C同时飞离电场C．进入电场时，C的速度最大，A的速度最小D．动能的增加值C最小，A和B一样大ACD课堂检测第页4.如图所示，带电荷量之比为qA∶qB＝1∶3的带电粒子A、B，先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为xA∶xB＝2∶1，则带电粒子的质量之比mA∶mB以及在电场中飞行的时间之比tA∶tB分别为A.1∶1,2∶3B.2∶1,3∶2C.1∶1,3∶4D.4∶3,2∶1√课堂检测第页3.如图所示，两金属板与电源相连接，电压为U，电子从上极板边缘垂直电场方向，以速度v0射入匀强电场，且恰好从下极板边缘飞出，两板之间距离为d。现在保持电子入射速度和入射位置(紧靠上极板边缘)不变，仍要让其从下极板边缘飞出，则下列操作可行的是A.电压调至2U，板间距离变为2d√