10.5 带电粒子在电场中的运动（共21张PPT）

(共21张PPT)
10.5带电粒子在电场中的运动
第十章
静电场中的能量
1
观察与思考
2
静止释放的苹果作何运动？
水平投射的炮弹如何运动？
带电粒子在电场中如何运动呢？
自由落体运动
平抛运动
一、带电粒子在电场中的加速
例1.如图1所示为直线加速器的示意图。平行金属板加上恒定电压U,质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A板静止释放。
求粒子到达B板速度的大小？
图1
+q
U
A
B
3
一、带电粒子在电场中的加速
粒子在电场中如何运动？
若两板距离是d,粒子的加速度是多大？
粒子到达B板速度是多大？
图1
+q
U
A
B
4
匀加速直线运动
一、带电粒子在电场中的加速
静电力对粒子做的功是多少？
粒子到达B板动能是多大？
粒子到达B板速度是多大？
图1
+q
U
A
B
提高速度需要增大电压
5
一、带电粒子在电场中的加速
解决带电粒子匀加速运动问题有哪些思路？
如果加速电场是非匀强电场，其他量
不变，粒子到达B点的动能如何？速度
多大？
图1
+q
U
A
B
运动和力的关系
功和能量的关系
6
动能不变
一、带电粒子在电场中的加速
练习1
某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死其中的恶性细胞，如图所示。若质子的加速长度为4cm，要使质子由静止被加速到
。
匀强电场的电场强度应是多少？
7
提示：质子的质量m=1.67×10-27kg,电量e=1.6×10-19C,加速质子过程中,由动能定理可得
一、带电粒子在电场中的加速
练习2
如图所示，在点电荷+Q激发的电场中有A、B两点，将质子和ɑ粒子分别从点由静止释放到达点时，求它们的速度大小之比?
8
解析：质子和粒子都带正电，从点释放将受静电力作用加速运动到点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知：
二、带电粒子在电场中的偏转
例2.如图，两相同极板A,B的长度l为6cm，相距d为2cm，板间电压U为220V。一个电子沿平行板方向射入电场中，射入时的速度
为
。板间电场为匀强电场。
电子在电场中受力什么力？
如何运动？
如何处理这种运动？
A
B
9
静电力
类平抛运动
正交分解
二、带电粒子在电场中的偏转
电子射出电场时沿垂直与板的方向偏移的距离y是多少？
偏转距离正比于两端电压
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二、带电粒子在电场中的偏转
电子射出电场时偏转的角度是多少？
11
二、带电粒子在电场中的偏转
练习3
如图，有一带电粒子（忽略重力）贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子恰沿①轨迹从B板边缘飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板正中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（　　）
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A．U1：U2=1：1
B．U1：U2=1：2
C．U1：U2=1：4
D．U1：U2=1：8
C
三、示波管原理
示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况。示波器的核心部件是示波管。示波管主要由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪可以产生告诉飞行的一束电子。例2问题就是示波管的原理。
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加速电场
三、示波管原理
根据例2的结果
偏转距离和电压成正比；电子速度很大，电子穿过偏转电场的时间很短换，在此过程可认为电压不变。
14
15
三、示波管原理
1.X，X'电极不加电压，Y,Y'加恒定电压，且Y的电势高，电子将打在哪一个位置？
2.若其他条件不变，继续增高Y电势，电子将打在哪一个位置？
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三、示波管原理
3.Y，Y'电极不加电压，X,X'加恒定电压，且X正X'负，电子将打在哪一个位置？
4.若其他条件不变，继续增高X电势，电子将打在哪一个位置？
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三、示波管原理
5.Y，Y'所加电压如图甲，X,X'不加电压，荧光屏将会看到什么图形？
一条竖线
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三、示波管原理
6.Y，Y'所加电压如图甲，X、X'加恒定电压，且X正X'负，荧光屏将会看到什么图形？
一条竖线
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三、示波管原理
7.Y，Y'所加电压如图甲，X,X'加电压如图乙，荧光屏将会看到什么图形？
乙
正弦曲线
三、示波管原理
练习4
示波管的构造如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
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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
AC
课堂小结
带电粒子的加速
带电粒子的偏转
应用：示波管
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