10.5带电粒子在电场中的运动—【新教材】人教版（2019）人教版高中物理必修第三册课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
第十章
电场中的能量
必修三
10.5
带电粒子在电场中的运动　
【学习目标】
1.知道带电粒子在电场中加速和偏转的原理
2.理解带电粒子在匀强电场中的运动规律,能够分析和计算加速和偏转的问题
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
【知识梳理】
1.关于带电粒子在电场中的重力
2.带电粒子的直线加速
3.带电粒子的曲线偏转
4.示波器
【引入】
医用电子直线加速器
一、关于带电粒子在电场中的重力
1.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。
2.带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
例1.如图所示的匀强电场，正极板处有一带正电的离子，质量为m,电荷量为q，初速度v0=0，不计重力，两板间距离为d，两板间电压为U。求：该粒子到达负极板时的速度vt
q
若加速电场是非匀强电场，应如何分析？
？
U
d
F
二、带电粒子在电场中的直线加速
1．用牛顿运动定律分析该题目
粒子受到的电场力为恒力:
根据牛顿第二定律，加速度为:
得:
由运动学公式:
2．运用能量观点求解：
由动能定理
:
得:
例2.如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04
m，有一2×10-15
kg
的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15
C，给两金属板加200
V直流电压。
（1）求带电粒子所受的静电力的大小。
（2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。
（3）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）的答案又如何？
解
（1）F＝Eq
①
②
F
＝
4×10-11
N
（2）
③
v2
＝2ad
④
v
＝
40
m/s（另解，由能量守恒的思想
）
（2）
③
v2
＝2ad
④
v
＝
40
m/s（另解，由能量守恒的思想
）
（3）由（2）推导可知
⑤
v'
＝v＝40
m/s
二、带电粒子在电场中的直线加速
小结：
两种思路
：1是力的观点（适用于匀强电场）；
2是能量的观点（普遍适用，尤其不涉及加速度和时间）
例3.如图
，两相同极板
A
与
B
的长度
l
为
6.0
cm，相距
d
为
2
cm，极板间的电压
U
为
200
V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度
v0
为3.0×107
m/s。把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离
y
和偏转的角度
θ。
F
[提出问题]
2．带电粒子的运动与力学中哪种运动类似？这种运动的研究方法是什么？
1．带电粒子的受力情况如何？运动性质如何？
U
v0
d
_
三、带电粒子在电场中的加速
v0
-q
φ
v
vx
vy
y
3．用什么方法研究－q运动规律，从而求出它在竖直方向的偏移原运动方向的距离y，及偏转角φ？
+
+
+
+
+
+
l
-
-
-
-
-
-
d,U
带电粒子在电场中的偏转
1.基本规律
（1）垂直电场线方向匀速直线运动
（2）沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动
（3）偏转角：
。
2.方法:运动的合成与分解,类似于平抛运动
四、示波管原理
1．构造：示波管主要是由
、
(XX′和YY′)、
组成，管内抽成真空．
2．原理
(1)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
点．
(2)带电粒子在
区域是直线加速的，在
区域是偏转的．
(3)若UYY′>0，UXX′＝0，则粒子向
板偏移，若UYY′＝0，UXX′>0，则粒子向
板偏移．
电子枪
偏转电极
荧光屏
中心点O
Ⅰ
Ⅱ
(1)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
点．
中心点O
(3)若UYY′>0，UXX′＝0，则粒子向
板偏移，若UYY′＝0，UXX′>0，则粒子向
板偏移．
例4.(多选)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应带正电
D．极板Y′应带正电
答案：AC
小
结
1.粒子重力是否考虑
2.受力分析、运动分析
3.选方法：（1）
直线加速：力或能量的观点
（2）曲线偏转时：分解的观点