带电粒子在电场中的运动【教学课件】 2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十章

静电场中的能量

第5节

带电粒子在电场中的运动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。图中展示了一台医用电子直线加速器。电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？1．会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。2．知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。3．了解示波管的基本结构和工作原理.U+qm+-ｖ=?F一、带电粒子的加速运动【探究情景】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？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方法二：能量观点——利用动能定理①②由①得：思考:若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？为什么？若粒子的初速度为零,则:若粒子的初速度不为零,则:多级加速问题：如图多级平行板连接，能否加速离子？U＋＋＋－－－ABCDEF示意图U~＋－U0u0-u0tT2T【解析】电子从金属丝到金属板，由动能定理得：①由①得【例】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。答案：二、带电粒子在电场中的偏转l-

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+q、m侧移F+类平抛运动垂直电场方向：匀速直线运动沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动（忽略重力和阻力）+v0vv0vy)θ速度偏转角y)α位移偏转角Ud二、带电粒子在电场中的偏转

加速度：时间：竖直速度：

速度偏转角：

OMN（vo、

）v、a、t、)θ

中点

侧移：

x位移偏转角：

若仅求射出速度的大小，也可考虑用动能定理计算。二、带电粒子在电场中先加速后偏转U1+-

偏转角：侧移：

初速度：

OMN)θ由动能定理得：

加速度：时间：结论：不同带电粒子由静止经同一电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的侧移量y和偏转角θ都是相同的，也就是说运动轨迹是完全重合的，与m、q无关，但与电性有关。

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。二、带电粒子在电场中先加速后偏转dL/2yv0-qvv0v⊥++++++-----LYXU2荧光屏光斑U1-θθdL/2yv0-qvv0v⊥++++++-----LYXU2荧光屏光斑U1-θθ①③②④二、带电粒子在电场中先加速后偏转三、示波管的原理

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。观察下图说出示波管的构造以及原理-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏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-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏4.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？-+XˊXˊXXYYˊYˊY电子枪偏转电极荧光屏5.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？6.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。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OXˊXYYˊ7.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？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDE