新教材物理必修第三册 10.5 带电粒子在电场中的运动 课件（37张ppt）

课件37张PPT。第5节 带电粒子在电场中的运动1. 学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度、
位移等物理量的变化。
2. 学习运用静电力做功、电势、电势能、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时
的能量转化。
3. 了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。学习目标一、带电粒子的加速类似于自由落体运动1、受力分析:2、运动分析:?水平向右的电场力解法一　运用运动学知识求解粒子加速后的速度只与加速电压有关解法二　运用动能定理知识求解思考与讨论 在上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不在均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？ 由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。思考与讨论1、带电粒子平行于电场线进入电场，做匀加速直线运动。2、若粒子以初速度 v0 沿垂直场强方向进入电场，离子的运动情况如何？d+Uv0q、mFvv0vyyθ3、偏转角4、侧移二、带电粒子在电场中的偏转2、物体做类平抛运动1、受力分析：
粒子受到竖直向下的静电力
F＝Eq=qU/d。Fvv0vyθ三、混合电场示例：让一价氢离子，一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一个加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，他们是否会分离为三股粒子束？请通过计算说明。解：设加速电场电压为U1，偏转电场电压为U2，宽为d，如图所示加速电场：偏转电场：求得偏转位移：与带电粒子的质量电量都无关求的偏转角：同样与带电粒子电量质量都无关。粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。四、示波管原理示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。XˊXˊXYYˊ产生高速飞行的电子束锯齿形扫描电压使电子沿Y方向偏移待显示的电压信号使电子沿X方向偏移思考与讨论 1、如果在电极XX’之间不加电压，而在YY’之间加不变电压，使Y的电势比Y’高，电子将打在荧光屏的什么位置？XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏电子沿Y方向向上偏移思考与讨论 如果在电极 YY’之间不加电压，但在XX’之间加不变电压，使X的电势比X’高，电子将打在荧光屏的什么位置？XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏电子沿X方向向里偏移思考与讨论 2、如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？XˊXYˊUYtO Yˊ 随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线。思考与讨论 3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加不变电压，使X’的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？看到一个点XˊXYYˊ思考与讨论 4、如果在 YYˊ 之间加如图所示的交变电压，同时在 XXˊ 之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDEEFt2t1t2t1看到一个余弦函数图像 如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。tOUYUXOtXˊXYYˊ常考题型题组一　带电粒子在电场中的加速D题2［2019·山东淄博第一中学期中］如图所示，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动。关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是（　　）
A.两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大
B.两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大
C.与两板间距离无关，仅与加速电压U有关
D.以上说法都不正确解析：两极板间的电压不变，根据动能定理得，电子获得的速度与两板间距离无关，仅与加速电压U有关，C正确。C题组二　带电粒子在匀强电场中的偏转题3如图所示，两个相同极板长为l，相距为d，极板间的电压为U。一个电子沿平行于板面的方向射入电场并能够射出电场，射入时的速度为v0，电子的电荷量为e、质量为m，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和射出电场时的速度v。题4［2019·吉林梅河口高二测试］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以及在电场中飞行时间之比tA∶tB分别为（　　）
A.1∶1　2∶3 B.2∶1　3∶2
C.1∶1　3∶4 D.4∶3　2∶1D?题组三　带电粒子运动的临界问题题6如图所示，一束电流在经U=5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场。若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？题7如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，接在电压为U的电源上。在A板的中央P点处放置一个电子放射源，可以向各个方向释放电子。设电子的质量为m，电荷量为e，射出的电子初速度为v。求电子打在B板上的区域面积。（不计电子的重力）题组四　带电粒子在变化电场中的运动题8［2019·吉林梅河口五中高二月考］如图1-9-8甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是（　　）
B题9［2019·江苏扬州中学高二检测］［多选］如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，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，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为Ek。已知t=0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场。则（　　）
A.所有粒子最终都垂直电场方向射出电场
B. t=0之后射入电场的粒子有可能会打到极板上
C.所有粒子在经过电场过程中最大动能都不可能超过2Ek
D.若入射速度加倍成2v0，则粒子从电场射出时的侧向位移与v0相比必定减半
AC题组五　带电粒子在电场与重力场的复合场中的运动题10［2019·河北武邑中学高二期中］一平行板电容器板长为L，两板间距离为d，将其倾斜放置，如图所示，两板间形成一匀强电场。现有一质量为m，电荷量为+Q的油滴以初速度v0自左侧下板边缘处水平进入两板之间，沿水平方向运动并恰从右侧上板边缘处离开电场。求两板间电势差的大小为多少？题11［2019·南京师大附中期末］［多选］有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带电的微粒，从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后平行极板方向射入，分别落到极板A、B、C处，如图所示，则下列说法正确的有（　　）
A.落在A处的微粒带正电，B处的不带电，C处的带负电
B.三个微粒在电场中运动时间相等
C.三个微粒到达极板时的速率vC>vB>vA
D.三个微粒在电场中运动的加速度aC>aB>aAACD　题12［2019·黑龙江肇东一中高二月考］如图所示，真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，以后运动中小球的速度方向与竖直方向夹角恒为37°（取sin 37°=0.6，cos 37°=0.8），现将该小球从电场中某点P以初速度v0竖直向上抛出，重力加速度为g，求：
（1）小球受到的静电力的大小及方向；
（2）小球从抛出至运动到最高点的过程中，静电力所做的功。题13［2019·山东日照第一中学期中］如图所示，质量为m，带电荷量为+q的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时，滑块运动的状态为（　　）
A.将加速下滑　　　　B.继续匀速下滑
C.将减速下滑　　　　D.以上三种情况都有可能B题14［全国Ⅱ卷］如图所示，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行。一电荷量为q（q>0）的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。题组六　示波管原理?【解析】　在0~2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏上正的最大位移处，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏上负的最大位移处，因此一个周期内荧光屏上的图形为B。B题16［2019·湖南长沙长郡中学高二检测］示波管是示波器的核心部件。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
A.极板X应带正电 B.极板X′应带正电
C.极板Y应带负电 D.极板Y′可能不带电A谢谢！