1.9 带电粒子在电场中的运动 课件(人教版选修3-1)

1.9 带电粒子 在电场中的运动
【课前准备】
带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正 负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得 多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考 虑重力。(忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量)
带电微粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃 等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑 重力。
例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属 丝和金属板间加以电压U=2500V，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？ me0.9 11 030kg设电子 刚从金属丝射出时的速度为零。
解:电子电荷量为e,根据动能定理可得
1 mv2 qU 2 v 2eU
me
为q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度
v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情 况。(不计粒子的重力)
Y+ + + + + + 1、受力分析：
粒子受到竖直向下的
q
d
v0
U 电场力F＝Eq=qU/d
2、运动规律分析:
-Y′ - -L - - -
粒子作类平抛运动。
Y+ + + + + +
x方向：匀速直线运动
ql
A ++++++++
O
d
Vo
--------
B
C
y1at2 2
1 qU2l 2 mv02d
d 2
如图所示,两极板与电源相连接,电子从
负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且
恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速

(1)粒子射出电场时好像从板长
l
的12处沿直线射出,即
x=ta���n��� ������
=
������ 。
2
推导:带电粒子从偏转电场中射出时的偏移量 y=12at2=12 ·������������������������ ·
������ ������0
2
,作
粒子速度的反向延长线,设交于 O 点,O 点与电场边缘的距离为 x,则
�����������H
2×1
答案: 2∶1
探究一
探究二
������变式训练 1���下 ��� 列粒子从静止状态经过电压为 U 的电场加速后速
度最大的是( )
A.质子
1 1
H
C.α
粒子
4
2He
B.氘核
2
1H
D.钠离子 Na+
解析:由 qU=12mv2,得 v= 2������������������,然后比较各粒子的������������可得选项 A 正确。
������������ = ������0 ������������ = ������������
ห้องสมุดไป่ตู้
������ = ������0������(初速度方向)
������
=
1 2
������������
2(电场线方向)
探究一
探究二
3.导出关系
(1)粒子离开电场时的侧移位移 y=2������������������������������������202。 (2)粒子离开电场时的偏转角 tan θ=���������������0��� = ���������������������������������0��� 2。 (3)粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切 tan α=������������ = 2������������������������������������02。 4.几个推论

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第一章 静电场
探究一 带电粒子在电场中的加速
1
粒子加速器是利用周期性变化的电场使带电粒子在其中不断被加速的仪 器，下图为加速器的一种——直线加速器。思考：
3-1·
物
理 选
为使粒子不断被加速，粒子运动到每个空隙时，电场方向应如何变化？
修
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第一章 静电场
第一章 静电场
请思考：示波管中电子的运动可分为几个阶段？各阶段的运动遵循什么规 律？
解析：一般可分为三个阶段：第一阶段为加速，遵循动能定理。第二阶段 为偏转，遵循类平抛运动规律。第三阶段从偏转电极出来后，做匀速直线运动 到达屏幕。
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3-1·
3-1·
第一章 静电场
课内互动探究
间加上高压 U，有一电子在 K 极由静止被加速。不考虑电子重力，元电荷为 e，
则下列说法正确的是
( C)
A．A、K 之间的电场强度为Ud
B．电子到达 A 极板时的动能大于 eU
物
C．由 K 到 A 电子的电势能减小了 eU
理 选 修
D．由 K 沿直线到 A 电势逐渐减小
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3-1·
第一章 静电场
物 理 选 修
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3-1·
第一章 静电场
4．运动规律(如图所示)
运 →垂直电场方向→→ →速 位度 移： ：vx＝x＝l＝____v__0___v__0t___
qUl
物 理 选 修
人
律动 规→→→平偏行转电角场度方：向tan→θ＝→→_位速__移度__m：：_q_dUyv_v＝ly_20＝_12_aa_tt＝_2＝___2_qm_lm_2vU_v20_d0_d_____

【典例1】. 炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压 U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时 的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。 【解析】电子从金属丝到金属板，由动 能定理得：
①
由①得
典型例题
【典例2】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到
人教版高中物理选修3-1
第一章 静电场
第9节 带电粒子在电场中的运动
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XX老师 时间：2020.5.20
课堂导入
示波管中电子为什么偏转，其运动有什么规律？
一：带电粒子的加速运动
【情景】一个质量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从 正极板向负极板运动。
带电粒子的偏转：（不计重力）
++++++++
+
q.m
d+
v0
F
+
--------
-
l
二：带电粒子的偏转规律
1.运动状态分析：
带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，若只 受电场力作用，则带电粒子做匀变速曲线运动。
二：带电粒子的偏转规律
2.偏转问题的分析处理方法：（类似平抛运动分析方法） （1）沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动； （2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。
二：带电粒子的偏转规律
类平抛运动
y
1 2
at 2
qUl 2 2mv02d
a F qE qU m m md l
t v0