10.5.1带电粒子在电场中的运动课件-高二上学期物理人教版

10.5.1带电粒子在电场中的运动2025届高二物理组制必修第三册新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业

电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。

在原子物理、核物理等领域，带电粒子被加速成高能粒子，轰击原子、原子核，帮助人类认识物质微观结构。电子在加速器中是受到什么力作用而加速的呢?新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解问题提出ABUdE+Fv如图，一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。试计算粒子到达负极板时的速度？方法一：动力学观点：

主要用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解解决方法方法二：能量观点：

——利用动能定理总结：粒子加速后的速度只与加速电压有关。ABUdE+Fv新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解延伸思考思考：若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？若粒子的初速度为零,则:若粒子的初速度不为零,则:能量观点——动能定理新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解提出新问题问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF怎么办？新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解多级直线加速器多级直线加速器示意图U~＋－因交变电压的变化周期相同，故粒子在每个加速电场中的运动时间相等。U0u0-u0tT2Tt新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解典例分析【例题】如图甲，某装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为m，电子电荷量为e，电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第

n个金属圆筒的长度应该是多少？新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解方法与选择方法：分析带电粒子加速的问题，常有两种思路∶一种是利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析;另一种是利用静电力做功结合动能定理分析。选择：当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，适合运用前一种思路分析;当问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，适合运用后一种思路分析。新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解问题提出电荷能不能在电场中走出一条我们想要的曲线呢？新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解带点粒子在电场中的偏转新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解问题提出如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0

射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？1.受力分析：仅受竖直向下的电场力做类平抛运动2.运动分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直电场方向：匀速直线运动沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解Ld+-------------

+++++++++++

Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角（偏向角）偏移距离（侧移距离或侧移量）如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解Ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y1.飞行时间：2.加速度：3.竖直分速度：4.竖直分位移：5.速度偏转角：新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解问题提出1.初速度相同的带电粒子，无论m、q是否相同，只要q/m相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。(即轨迹重合)当偏转电场的U、L、d一定：Ld----------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y2.初动能相同的带电粒子，只要q相同，无论m是否相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。(即轨迹重合)新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解偏转电极的不同放置方式YY’XX’-+--+-若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生偏转。若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生偏转。如果电子在电场中既加速又偏转会怎样呢？新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解带电粒子在电场中的加速和偏转新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解加速与偏转ABU1E+F----------+++++++++U2+vyθyvv0v0如图，若粒子能从极板的右边缘飞出偏转电场，则末速度反向延长线交于水平位移的中点,粒子好像从极板间L/2处沿直线射出一样。新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解问题拓展dL/2yv0-qvv0v⊥++++++-----LYXU2荧光屏光斑U1问题拓展：若粒子是从静止经过电场加速电压U1加速后进入偏转电场U2发生侧移y；离开电场后，打在荧光屏上形成光斑，光斑距荧光屏中心的距离Y。请结合前面结论，推出y与Y的表达式。-θθ新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解模型构建dL/2yv0-qvv0v⊥θθ++++++-----LYXU2荧光屏光斑U1-粒子的重力去哪了？新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解关键突破3.某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。1.带电的基本粒子（微观）：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。（但不能忽略质量）。2.带电微粒（宏观）：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解模型延伸新课导入知识讲解随堂练习拓展延伸课堂小结布置作业新课导入知识讲解生活中还有其他应用吗？新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。示波器的核心部件是示波管。

在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解思考与讨论1：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间也不加电压，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解思考与讨论2：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间加不变电压，使Y的电势比

Yˊ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新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解思考与讨论3：如果在电极

XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间加不变电压，使Yˊ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新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解思考与讨论4：如果在XXˊ之间不加电压，而在YYˊ

之间加按图示的规律变化的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？XˊXYYˊUYtOYˊ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。新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论5：如果在电极YYˊ之间不加电压，而在

XXˊ之间加不变电压，使

X的电势比Xˊ

高，电子将打在荧光屏的什么位置？新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏思考与讨论6：如果在电极

YYˊ之间不加电压，而在XXˊ之间加不变电压，使

Xˊ

的电势比

X高，电子将打在荧光屏的什么位置？新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解UXt扫描电压总结：若

XXˊ

所加的电压为特定的周期性变化电压，则亮斑在水平方向来回运动一一扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线。示波器图象OXˊXYYˊ新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解思考与讨论6：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新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解

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。示波器图象tOUYUXOtXˊXYYˊ新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解【练习1】（多选）（2022·福建宁德·高二期末）一电子（电荷量大小为e，质量为m）由静止释放，经U1的加速电压加速后，沿平行于板面方向进入匀强电场。如图所示，两板相距为d，板长为l，极板间的电压为U2。电子射出偏转电场时速度偏转角为θ，偏移的距离为y。则下列选项正确的是（）A．偏转电场中电场线竖直向上 B．加速电场中左极板电势较低C．

D．【正确答案】BC新课导入知识讲解拓展延伸课堂小结布置作业新课导入随堂练习知识讲解【练习2】如图，一带正电荷的粒子以竖直向上的速度v从P点进入水平向右的匀强电场中，已知粒子所受重力与其所受的电场力大小相等。与在P点相比，粒子运动到最高点时（

）A．电势能增加，动能不变 B．电势能减小，动能不变C．重力势能增加，动能减小