物理必修 第三册第二章 静电场的应用第二节 带电粒子在电场中的运动教学演示ppt课件

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必备知识·自主预习储备
知识点一　带电粒子在电场中的加速1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般________静电力，可以________。
知识点二　加速器1．原理：为了使带电粒子获得较高的能量，最直接的做法是让带电粒子在______的作用下不断加速。2．方法：早期制成的加速器是利用______的电场来加速带电粒子的，为了进一步提高带电粒子的能量，科学家制成了__________。3．加速器的应用：广泛应用于______、____、____等各个领域。
提醒　①带电粒子在电场中的运动常用动能定理进行分析，电荷量用绝对值计算。②带电粒子在电场中的加速运动可用牛顿运动学计算加速后的速度。
知识点四　示波器1．构造：示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由______(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和______组成，如图所示。
2．原理：(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一________，在X偏转极板上加一________，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。
体验1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可以忽略不计。( )(2)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动。( )(3)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏上的不同位置。( )
关键能力·情境探究达成
考点1　带电粒子的加速
考点2　带电粒子的偏转
如图所示，质量为m、带电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U，板间距为d，不计粒子的重力(假设粒子不会打到板上)。
考点1　带电粒子的加速1．带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不计粒子的重力。(2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都计重力。
【典例1】　如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动。已知两极板间电势差为U，板间距为d，电子质量为m、带电荷量为e。则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是(　　)A．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变B．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍C．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变D．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为原来的一半
思路点拨：解答本题时应把握以下两点：(1)带电粒子被加速，利用动能定理可求到达另一极板的速率。(2)带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，利用运动学公式可求运动的时间。
[跟进训练]1．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子(　　)A．运动到P点返回B．运动到P和P′点之间返回C．运动到P′点返回D．穿过P′点
考点2　带电粒子的偏转如图所示，质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U，板间距离为d，不计粒子的重力。
1．运动分析及规律应用粒子在两板间做类平抛运动：(1)在v0方向：做匀速直线运动。(2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动。
【典例2】　如图所示为两组平行金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m的电子(电荷量为e)静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U0加速后通过B点进入两间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A、B分别为两块竖直板的中点，不计电子重力，求：
(1)电子通过B点时的速度大小；(2)右侧平行金属板的长度；(3)电子穿出右侧平行金属板时的动能。思路点拨：(1)加速电场中可用动能定理求末速度。(2)偏转电场中电子做类平抛运动，可利用分解思想结合动力学知识和功能关系求解。
建立带电粒子在匀强电场中偏转的类平抛运动模型，会用运动的合成和分解的知识分析带电粒子的偏转问题，提高综合分析能力，体现“科学思维”的学科素养。
[跟进训练]2．如图所示，一质量为m＝1×10-3 kg、电荷量为q＝1×10-3 C的粒子，重力不计，在竖直向下的电场强度为E＝1×103 N/C的匀强电场中运动，在A点时速度方向与电场方向夹角为60°，经过0.1 s后到达B点，速度方向与电场方向夹角为30°，则A点速度的大小为(　　)A．100 m/s　　　　　　B．200 m/sC．300 m/s D．400 m/s
学习效果·随堂评估自测
1．如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速率，下列解释中正确的是(　　)A．两板间距离越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B．两板间距离越小，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
4．(新情境题，以“测油滴带电荷量”为背景，考查带电粒子在电场中加速)如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。
两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力。若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差为U时，观察到某个质量为m的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，重力加速度为g。求该油滴所带电荷量。