關(guān)于高中物理帶電粒子在電場中的運(yùn)動精品第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(2課時(shí))新課標(biāo)高中物理選修3－1第一章

靜電場第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。第一課時(shí)第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動情況：受到恒定的電場力受力情況：

做勻變速運(yùn)動第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日一.帶電粒子在電場中的加速用牛頓運(yùn)動定律分析用動能定理分析E1（加速電壓）第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日qUm+_帶電粒子的加速

d1、受力分析:

水平向右的電場力

F＝Eq=qU/dF2、運(yùn)動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運(yùn)動。解法一運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解解法二運(yùn)用能量知識求解粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日思考題如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日所以例1第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

結(jié)論：由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動能定理進(jìn)行處理。第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日例2：如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大C.電子到達(dá)Q板時(shí)的速度與板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關(guān)AC

第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

ld+-----------+++++++++Uv0q、m二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運(yùn)動的知識，推導(dǎo)偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。2.運(yùn)動規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動。x方向：勻速直線運(yùn)動Y方向：加速度為的勻加速直線運(yùn)動。

v

v0vyΦ

3.x方向

4.y方向

5、離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

L第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動

第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日例3第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

L三、加速和偏轉(zhuǎn)一體++++++------φvv0vy+_U1U2v0-qmy第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時(shí)獲得的動能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時(shí)獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。vvyy

L++++++------φv0+-U1U2v0-qm思考題第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1、試證明：帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時(shí)就好象是從初速度所在直線的中點(diǎn)沿直線離開電場的。

θx強(qiáng)化練習(xí)第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

作業(yè)1：離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1

加速后，獲得速度v0

，并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度Ｖ離開電場，已知平行板長為Ｌ，兩板間距離為d，

1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動的時(shí)間、加速度、速度Ｖ的大小；

2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的沿電場方向的偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。

l++++++------u1dv0

求：第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日作業(yè)2：一束電子流經(jīng)U=5000V的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場中，若兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日四、示波器的原理（第二課時(shí)）1.示波器作用：是一種用來觀察電信號隨時(shí)間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移四、示波器的原理第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日已知：U1、l、YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏向角正切值tanφ及打到屏上電子的偏移量y?。偏移量與YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比3.原理第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日2）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y’的電勢比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日3）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移四、示波器的原理第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日4）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移四、示波器的原理第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日5）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日6）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日7）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏四、示波器的原理第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日10）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2四、示波器的原理第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動的分析方法粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動

第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日2、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核

強(qiáng)化練習(xí)與電量成正比與比荷平方根成正比DBe/m1840e/me/2m2e/4m第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日3、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的質(zhì)子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍MNUd+v與電壓平方根成正比B強(qiáng)化練習(xí)第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日4、質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以初速度v從中線垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，剛好離開電場，它在離開電場后偏轉(zhuǎn)角正切為0.5，則下列說法中正確的是

A、如果偏轉(zhuǎn)電場的電壓為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25B、如果帶電粒子的比荷為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25C、如果帶電粒子的初速度為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25D、如果帶電粒子的初動能為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25√√√強(qiáng)化練習(xí)第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日5、質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，離開電場后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為

，側(cè)移之比為

。

與電量成正比與電量成正比2:12:1強(qiáng)化練習(xí)第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日6、三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，如圖所示。則由此可判斷（）

A、b和c同時(shí)飛離電場

B、在b飛離電場的瞬間，a剛好打在下極板上

C、進(jìn)入電場時(shí)，c速度最大，a速度最小

D、c的動能增量最小，

a和b的動能增量一樣大

√√強(qiáng)化練習(xí)第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日析與解第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日7、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是（）A、U1變大、U2變大B、U1變小、U2變大C、U1變大、U2變小D、U1變小、U2變小強(qiáng)化練習(xí)第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日析與解對加速過程由動能定理：對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日8、如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（）

A、側(cè)移相同

B、偏轉(zhuǎn)角相同

C、到達(dá)屏上同一點(diǎn)

D、到達(dá)屏上不同點(diǎn)與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)強(qiáng)化練習(xí)第43頁，