专题19-带电粒子在电场中的运动(课件)

中物理第一章静电场人教版物理（高中）第九节带电粒子在电场中的运动

学易同步精品课堂（高二上）中物理第一章静电场人教版物理（高中）第九节带电粒1注意：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电场中的带电粒子一般可分为两类：1.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。（但并不能忽略质量）2.带电微粒：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。知识点总结注意：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2U+qm+__ｖ=?F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。试计算粒子到达负极板时的速度？课堂活动U+qm+__ｖ=?F一：带电粒子的加速运动【情景】一个3方法一：动力学观点：

主要利用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律qUm+_带电粒子的加速d①②由①②得③由③得：方法二：能量观点

——利用动能定理方法一：动力学观点：qUm+_带电粒子的加速d①②由①②得4【规律总结】对比两种方法1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动，即物体必须沿着电场线进入匀强电场。2.利用动能定理，不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因为公式W=qU适用于任何电场。【规律总结】对比两种方法1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动5例题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？设电子刚离开金属丝时的速度为零。解：由动能定理代入数据得：例题2

如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点释放，到达B点时，求它们的速度大小之比？+AB解：质子α粒子对质子：U对α粒子：e=1.6×10-19Cm=0.9×10-30kg例题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6【典例3】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是(

)A．两板间距越大，运动时间就越长，则获得的速率越大B．两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D．以上解释都不正确C【典例3】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动7+++++++++---------v0+q.mdlF+二：带电粒子的偏转规律课堂活动问题：不计带电微粒重力，你能画出带电微粒的运动轨迹吗？++++++++81.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。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。1.运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向9类平抛运动与粒子比荷成正比与粒子初速度v0的平方成反比与电场的属性U、l、d有关已知平行金属板板间距离d，板长为l，板间电压U，带电粒子q、m以初速度v0垂直电场线进入匀强电场，求带电粒子离开极板时在垂直板面方向偏移的距离y和速度v。v与入射方向的夹角为θ类平抛运动与粒子比荷成正比与粒子初速度v0的平方成反比10试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。

θx自主训练试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度11U1+_电场中加速电场中偏转+_U2三：带电粒子先加速再偏转的运动规律2课堂活动U1+_电场中加速电场中偏转+_U2三：带电粒子先加速再偏转12思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。v0U0dUl思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始13例题4

有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进入两块间距为d，长度为l的平行金属板，板间电压为U，求电荷的偏移量y和偏转角θ

。v0U0ldU解：设电荷进入偏转电场时速度大小为V0，则①电荷在偏转电场中加速度为a②电荷在偏转电场中运动时间为t③偏移量：④注:不同的带电粒子被同一电场加速后进入偏转电场,运动情景一样！例题4有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进14思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。答案：不会分为三股。思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始15

如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为l1，A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘l2，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。自主训练如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加16电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：θ对加速过程由动能定理：分析与解答电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：θ对加速过程由动能定17示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。核心部件：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。示波管电子枪部分：偏转电极部分：荧光屏部分：发射出电子使电子沿两方向偏转电子使荧光物质受激而发光※四、示波器的原理示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。核心部件：由18YY’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19示波管原理示波管原理20每一个电子每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子可认为在电压不变的匀强电场中偏转偏转电压不同.若只在YY

´间加持续变化的信号电压呢?屏上亮斑位置不同.每一个电子每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子21YY′X′

YY′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。X示波器图像如果在XX′之间不加电压,而在YY′之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏上会看到什么图形？YY′X′YY′随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和22UytO如果之间的电压如图所示，而在电极之间加不变的电压，在荧光屏上会看到什么图形？试着画出来。OUxUytO如果之间的电压如图所示，而在电极23UXt扫描电压示波器图像YY′X′X打在屏上的电子的位置如何移动？UXt扫描电压示波器图像YY′X′X打在屏上的电子的位置如何24如果在YY′之间加如图所示的交变电压，同时在XX′之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2UyUx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像。如果在YY′之间加如图所示的交变电压，同时在XX′之间加锯齿25XYY′X′UXt示波器图像OXYY′X′UXt示波器图像O26※如图所示的示波管，如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加如图所示的锯齿形电压，使X的电势比X’高，在荧光屏上会看到什么图形？UxtOt1t2XYO0<t<t1t1<t<t2自主训练※如图所示的示波管，如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同27带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动—加速、减速匀变速曲线运动—偏转平衡（F合=0）匀变速运动（F合≠0）静止匀速直线运动知识点总结带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动—加速、减速匀变281.利用电场使带电粒子加速2.利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动

3课堂小结1.利用电场使带电粒子加速2.利用电场使带电粒子偏转从动力学29中物理第一章静电场人教版物理（高中）第九节带电粒子在电场中的运动

学易同步精品课堂（高二上）中物理第一章静电场人教版物理（高中）第九节带电粒30注意：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电场中的带电粒子一般可分为两类：1.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。（但并不能忽略质量）2.带电微粒：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。知识点总结注意：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31U+qm+__ｖ=?F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。试计算粒子到达负极板时的速度？课堂活动U+qm+__ｖ=?F一：带电粒子的加速运动【情景】一个32方法一：动力学观点：

主要利用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律qUm+_带电粒子的加速d①②由①②得③由③得：方法二：能量观点

——利用动能定理方法一：动力学观点：qUm+_带电粒子的加速d①②由①②得33【规律总结】对比两种方法1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动，即物体必须沿着电场线进入匀强电场。2.利用动能定理，不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因为公式W=qU适用于任何电场。【规律总结】对比两种方法1.利用牛顿第二定律和匀变速直线运动34例题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？设电子刚离开金属丝时的速度为零。解：由动能定理代入数据得：例题2

如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点释放，到达B点时，求它们的速度大小之比？+AB解：质子α粒子对质子：U对α粒子：e=1.6×10-19Cm=0.9×10-30kg例题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35【典例3】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是(

)A．两板间距越大，运动时间就越长，则获得的速率越大B．两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D．以上解释都不正确C【典例3】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动36+++++++++---------v0+q.mdlF+二：带电粒子的偏转规律课堂活动问题：不计带电微粒重力，你能画出带电微粒的运动轨迹吗？++++++++371.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。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。1.运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向38类平抛运动与粒子比荷成正比与粒子初速度v0的平方成反比与电场的属性U、l、d有关已知平行金属板板间距离d，板长为l，板间电压U，带电粒子q、m以初速度v0垂直电场线进入匀强电场，求带电粒子离开极板时在垂直板面方向偏移的距离y和速度v。v与入射方向的夹角为θ类平抛运动与粒子比荷成正比与粒子初速度v0的平方成反比39试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。

θx自主训练试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度40U1+_电场中加速电场中偏转+_U2三：带电粒子先加速再偏转的运动规律2课堂活动U1+_电场中加速电场中偏转+_U2三：带电粒子先加速再偏转41思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。v0U0dUl思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始42例题4

有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进入两块间距为d，长度为l的平行金属板，板间电压为U，求电荷的偏移量y和偏转角θ

。v0U0ldU解：设电荷进入偏转电场时速度大小为V0，则①电荷在偏转电场中加速度为a②电荷在偏转电场中运动时间为t③偏移量：④注:不同的带电粒子被同一电场加速后进入偏转电场,运动情景一样！例题4有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进43思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。答案：不会分为三股。思考：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始44

如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为l1，A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘l2，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。自主训练如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加45电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：θ对加速过程由动能定理：分析与解答电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：θ对加速过程由动能定46示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。核心部件：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。示波管电子枪部分：偏转电极部分：荧光屏部分：发射出电子使电子沿两方向偏转电子使荧光物质受激而发光※四、示波器的原理示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。核心部件：由47YY’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48示波管原理示波管原理49每一个电子每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子可认为在电压不变的匀强电场中偏转偏转电压不同.若只在YY

´间加持续变化的信号电压呢?屏上亮斑位置不同.每一个电子每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子50YY′X′

YY′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。X示波器图像如果在XX′之间不加电压,而在YY′之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏上会看到什么图形？YY′X′YY′随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和51UytO如果之间的电压如图所示，而在电极