物理人教版（2019）必修第三册 10.5带电粒子在电场中的运动（共26张PPT）

(共26张PPT)
第5节 带电粒子在电场中的运动
第十章静电场中的能量
电场中的带电粒子的分类
(1)带电的基本粒子：
如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和电场力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，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，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力．某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定．
新知探究
知识点 带电粒子在电场中的加速
基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计．
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新知探究
知识点 带电粒子在电场中的加速
1.运动状态分析
带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的静电力与运动方向在同一条直线上，做匀变速直线运动。
1
新知探究
知识点 带电粒子在电场中的加速
2.两种处理方法：
(1)利用动力学公式求解：在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析，当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，适合用该思路分析。
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新知探究
知识点 带电粒子在电场中的加速
2.两种处理方法：
(2)利用动能定理分析．
初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝，则v＝。由于W＝qU既适用于匀强电场又适用于非匀强电场，故qU＝－适用于任何电场，所以处理电场对粒子的加速问题时，一般应用动能定理。
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新知探究
名师指点
解决带电粒子在电场中加速时的基本思路
知识点 带电粒子在电场中的加速
例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。
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新知探究
电子的质量为0.91×10-30 kg，电子的电荷量e=1.6×10-19 C
知识点 带电粒子在电场中的加速
解：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀强电场，但仍可用
可得
代入数据得：v=3.0×107 m/s
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新知探究
知识点 带电粒子在电场中的加速
例题2：如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电。现有质量为m，带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度V0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多少？
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新知探究
h
A
B
V0
H
知识点 带电粒子在电场中的加速
解：将动能定理用于运动全过程，由W=△Ek得
1
新知探究
h
A
B
V0
H
-mg(H+h)-qUAB=0- mV2
0
1
2
整理可得
UAB=
m〔V2-2g(H+h)〕
2q
知识点 带电粒子在电场中的偏转
1．受力分析
带电粒子以速度垂直于电场线方向射入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用（F=qE）而做匀变速曲线运动．
2
新知探究
知识点 带电粒子在电场中的偏转
2.运动分析
粒子受到垂直于初速度方向的静电力作用，做类平抛运动。
2
新知探究
知识点 带电粒子在电场中的偏转
3．处理方法
电荷量为q的带电粒子在电场中做类平抛运动，将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解(类似于平抛运动的处理方法)．如图所示，设带电粒子沿中线进入板间，忽略电容器的边缘效应．
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新知探究
知识点 带电粒子在电场中的偏转
2
新知探究
运动规律
v0
v0t
知识点 带电粒子在电场中运动的几个常用推论
3
新知探究
名师指点
示波管的原理
(1)示波管的构造：
由三部分构成：电子枪、偏转电极、荧光屏，如图所示．
名师指点
示波管的原理
(2)示波管的原理：
XX′电极使电子束做横向(面向荧光屏而言)的水平扫描，YY′电极使电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了随时间而展开的信号电压的波形．显然，这个波形是电子束同时参与两个相互垂直的分运动合成的结果．
1.在竖直放置的平行金属板A、B间加一恒定电压，质量相同的两带电小球M和N以相同的速率分别从极板A的上边缘和两板间的中线下端沿竖直方向进入两板间的匀强电场，恰好分别从极板B的下边缘和上边缘射出，如图所示，不考虑两带电小球之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 两带电小球所带电量可能相等
B. 两带电小球在电场中运动的时间一定相等
C. 两带电小球在电场中运动的加速度M一定大于N
D. 两带电小球离开电场时的动能M可能小于N
课堂训练
解析：ABC．竖直方向小球M做加速运动，小球N以相同的速率做减速运动，且竖直方向位移大小相等，加速度相同，则
水平方向若M位移为2d ， N位移为d ， 对M，由牛顿第二定律有
对N，由牛顿第二定律有
则
课堂训练
解析：由于竖直方向两小球加速度相同，由平行四边形定则可知，M球的加速度大于N球的加速度，且加速度大小为
则M的电量大于N的电量，故C正确，AB错误；
D．由于电场力对两球均做正功，重力对M做正功，对N做负功，由动能定理可知，两带电小球离开电场时的动能M一定大于N，故D错误。
故选C。
答案：C
课堂训练
2.有三个带电粒子A、B、C（不计重力）从同一位置以相同速度v0先后射入竖直方向的匀强电场中，它们落在正极板的位置如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. 三个粒子在电场中运动的时间相等
B. 粒子A的比荷最大
C. 若粒子电量相同则A粒子质量最大
D. 若粒子质量相同则A粒子电量最大
课堂训练
解析：AB．从图中可以看到水平位移A最大，根据公式：x=vt，说明A运动的时间最长，其次是B，C的运动时间最短；再有：
y相同，结合时间得知：＜＜ ， 根据
可知，粒子C的比荷最大，AB不符合题意；
CD．若粒子电量相同A的加速度最小，则A粒子质量最大；若粒子质量相同则A粒子电量最小，C符合题意D不符合题意。
故答案为：C。
答案：C
课堂训练
3. 如图所示，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点，粒子从A到B过程中克服重力做功2.0J，电场力做功3.0J，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带负电荷
B. 粒子在B点速度为零
C. 粒子在B点的机械能比在A点多3.0J
D. 粒子在B点的动能为1.0J
课堂训练
解析：A．粒子从A到B过程中电场力做正功，则粒子带正电，A不符合题意；
B．从A到B粒子在竖直方向上做匀减速运动，水平方向做匀加速运动，B为最高点，所以粒子在B点的竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，B不符合题意；
C．粒子从A到B过程中电场力做正功3.0J，可知机械能增加3J，即粒子在B点的机械能比在A点多3.0J，C符合题意；
D．从A到B由动能定理可得
因A点的动能不为零，可知B点的动能大于1J，D不符合题意。
故答案为：C。答案：C
课堂训练
谢谢