高中物理第二节 带电粒子在电场中的运动授课ppt课件

这是一份高中物理第二节 带电粒子在电场中的运动授课ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了高电压，直线加速器，匀速直线，匀加速直线，电子枪，偏转系统，荧光屏，电子束，答案CD，答案400V等内容，欢迎下载使用。

2．判一判(1)基本粒子所受重力比电场力小得多，可以忽略不计。( )(2)带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子一定做正功。( )(3)电场力对带电粒子做正功时，粒子的动能一定增大。( )3．想一想如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度是多少？
二、带电粒子在电场中的偏转　示波器1．填一填(1)运动特点。①垂直电场方向：不受力，做__________运动。②沿着电场方向：受恒定的电场力，做初速度为零的____________运动。(2)运动规律。
(3)示波器。①构造。示波管是示波器的核心部件，主要由______、_________和_______组成，如图所示。②原理。示波器的灯丝通电后给阴极加热，使阴极发射_____，电子经阳极和阴极间的电场加速聚焦后形成一很细的_______，电子射出打在管底的_______上，形成一个小亮斑。亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节___偏转板与___偏转板上的电压大小来控制。
2．判一判(1)带电粒子在匀强电场中一定做匀变速运动。( )(2)带电粒子垂直进入电场后偏转过程中的动能是不断增加的。( )(3)带电粒子垂直进入电场后沿初速度方向做匀速直线运动，沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动。( )3．想一想如图所示，带电粒子(不计重力)从两极板中间垂直电场线方向进入电场，在电场中的运动时间与什么因素有关？
探究(一)　　带电粒子的加速[问题驱动]如图所示，平行板电容器两板间的距离为d＝5 cm，电势差为U＝20 V。一质量为m、带电荷量为q的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。(1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是质子质量的4倍，即m＝4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的2倍)。提示：α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力，故可以忽略重力。
(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？
(3)计算α粒子到达负极板时的速度大小。(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解)
如图所示，一个质子以初速度v0＝5×106 m/s水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。两板距离为20 cm，金属板之间电场是匀强电场，电场强度为3×105 N/C。质子质量m＝1.67×10－27 kg，电荷量q＝1.60×10－19 C。求质子由板上小孔射出时的速度大小。
答案：6×106 m/s
[迁移·发散]上述典例中，若质子刚好不能从右侧金属板上小孔中射出，其他条件不变，则金属板之间的电场强度为多大？方向如何？
[素养训练]1．[多选]如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则 (　　)A．当增大两板间距离时，v增大B．当减小两板间距离时，v增大C．当改变两板间距离时，v不变D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大
2．[多选] 如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，则下列对电子运动的描述中正确的是(设电源电压为U)(　　)A．电子到达B板时的动能是eUB．电子从B板到达C板动能变化量为零C．电子到达D板时动能是3eUD．电子在A板和D板之间做往复运动解析：由eU＝EkB可知，电子到达B板时的动能为eU，A正确；因B、C两板间电势差为0，故电子从B板到达C板的过程中动能变化量为零，B正确；电子由C到D的过程中电场力做负功，大小为eU，故电子到达D板时速度为零，然后又返回A板，以后重复之前的运动，C错误，D正确。答案：ABD　
探究(二)　　带电粒子的偏转[问题驱动]如图所示，质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间，最终粒子能够射出两极板间的电场，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。(1)粒子的加速度大小是多少？方向如何？做什么性质的运动？
(2)求粒子通过电场的时间及粒子离开电场时水平方向和竖直方向的速度，及合速度与初速度方向的夹角θ的正切值。
(3)求粒子沿电场方向的偏移量y。
一束电子流在经U＝5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示。若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？
[迁移·发散]上述典例中，若使电子打到下极板中间，其他条件不变，则两个极板上需要加多大的电压？
带电粒子在电场中运动问题的处理方法带电粒子在电场中运动的问题实质上是力学问题的延续，从受力角度看，带电粒子与一般物体相比多受到一个电场力；从处理方法上看，仍可利用力学中的规律分析，如选用平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、功能关系、能量守恒等。
[素养训练]1．(2023·广东1月学考)[多选]图为示波管的原理简图，电子经加速电场由静止加速，以速度v从M点垂直于偏转电场射入，最后从N点射出，则(　　) A．加速电场电压增大，速度v也将增大B．电子在加速电场运动的过程中，电势能不断增加C．在偏转电场中，M点的电势比N点的电势高D．在偏转电场中，M点的电势比N点的电势低
2．如图所示，真空中水平放置两块间距为d的无限大平行极板，两极板间的电场是匀强电场，一质量为m，带电量为＋q的小油滴，从两极板中央以水平速度v0射入后做匀速直线运动，试求：(1)两极板分别带何种电荷？两极板间的电势差是多少？(2)若保持两平行极板间距d不变，仅将两极板间的电势差增大一倍，小油滴将打到哪个极板上？其落点距入射点的水平位移是多少？
一、培养创新意识和创新思维1．[选自人教版新教材课后习题]某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上便会沿导线返回M，从而形成电流。现在不把M、N直接相连，而按图中那样在M、N之间加电压U，发现当U>12.5 V时电流表中就没有电流。问：被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？
答案：2.1×106 m/s
2．[选自人教版新教材课后习题]先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场，进入时速度方向与电场方向垂直。在下列两种情况下，分别求出电子偏转角的正切与氢核偏转角的正切之比。(1)电子与氢核的初速度相同。(2)电子与氢核的初动能相同。
二、注重学以致用和思维建模3．[多选]有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力，为使打在纸上的字迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是 (　　)A．减小墨汁微粒的质量B．增大偏转电场两板间的距离C．减小偏转电场的电压D．减小墨汁微粒的喷出速度
4．如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在一个很大的导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生较强的电场。水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电。水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，被鼓风机吹出的水平微风裹挟着飞离电场区域。图中虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹。下列说法正确的是 (　　)A．水分子运动中受到的电场力越来越小B．沿着曲线ABCD方向电势越来越低C．水分子运动中电势能越来越小D．水分子的轨迹ABCD是一条抛物线