人教版 (2019)5 带电粒子在电场中的运动授课ppt课件

这是一份人教版 (2019)5 带电粒子在电场中的运动授课ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，知识点一，知识点二，答案D，答案C等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
二、带电粒子在电场中的偏转1.运动状态分析带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向成90°角的静电力作用而做匀变速曲线运动。
2.偏转问题的处理方法电荷量为q的带电粒子在电场中做类平抛运动,将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解(类似于平抛运动的处理方法)。如图所示,设带电粒子沿中线进入板间,忽略电容器的边缘效应。 (1)沿初速度方向的分运动为匀速直线运动,满足l=v0t。(2)沿电场线方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动。
三、示波管的原理1.示波管的构造由三部分构成:电子枪、偏转电极、荧光屏,如图所示。
2.示波管的原理(1)如果在偏转电极XX'和YY'之间都没有加电压,则电子枪射出的电子束沿直线运动,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑。(2)示波管的YY'偏转电极上加的是待测的信号电压。XX'偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压,叫作扫描电压。若所加扫描电压和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。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)带电粒子仅在静电力作用下运动时,动能一定增加。(　　)(2)带电粒子在匀强电场中偏转时,其速度和加速度均不变。(　　)(3)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转,均做匀变速运动。(　　)(4)示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。(　　)
2.动能定理是分析带电粒子在电场中加速常用的方法,试想该方法适用于非匀强电场吗?
3.如图所示,带电粒子(不计重力)从两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?
提示:若能离开电场,则与板的长度和初速度有关;若打在极板上,则与电场强度和板间距离有关。
合作探究·释疑解惑
带电粒子在电场中的加速
问题引领如图所示,在真空中有一对平行金属板,由于接在电池组上而带电,两板间的电势差为U。一个质量为m、带正电荷q的α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,板间距为d。(1)带电粒子在电场中受哪些力作用?重力能否忽略不计?(2)粒子在电场中做何种运动?(3)计算粒子到达负极板时的速度。
归纳提升1.带电粒子的分类及受力特点(1)处理电子、质子、α粒子、离子等粒子在电场中运动的问题时,一般都不考虑重力。(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,处理在电场中运动的问题时一般都不能忽略重力。
典型例题【例题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,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答案:A
带电粒子在电场中的偏转
问题引领如图所示,两平行金属板间存在竖直向下的匀强电场,一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0垂直于电场方向射入两板之间。已知,两板间距为d,板长度为l,两板间电压为U。不计粒子的重力。(1)粒子在两板间做什么性质的运动?在板间运动的加速度和运动时间是多少?(2)粒子离开电场时沿电场方向的速度和偏移量y各是多少?
归纳提升1.对带电粒子的偏转角和偏移量的讨论如图所示,设带电粒子质量为m、电荷量为q,以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为U1。若粒子飞出电场时偏转角为θ,则
2.两个重要结论(1)若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有
由④⑤式可知,粒子的偏角、偏移量与粒子的q、m无关,仅决定于加速电场和偏转电场,即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后再进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度总是相同的,从同一位置沿同一方向射出电场。
典型例题【例题2】 一束电子经U1=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,两极板间电压U2=400 V,两极板间距d=2.0 cm,板长l1=5.0 cm。(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y。(2)若平行板的右边缘与屏的距离l2=5 cm,求电子打在屏上的位置与中心O的距离y'(O点位于平行板水平中线的延长线上)。答案:(1)0.25 cm(2)0.75 cm
(2)如图所示,由几何关系知
1.(带电粒子在电场中的加速)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板时的速率与哪些因素有关的下列解释正确的是(　　)A.两极板间的距离越大,加速的时间就越长,则获得的速率越大B.两极板间的距离越小,加速的时间就越短,则获得的速率越小C.两极板间的距离越小,加速度就越大,则获得的速率越大D.与两极板间的距离无关,仅与加速电压U有关答案:D
2.(带电粒子的偏转)如图所示,电荷量之比为qA∶qB=1∶3的带电粒子A、B,先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中,不计重力,带电粒子偏转后打在同一极板上,水平飞行距离之比为xA∶xB=2∶1,则带电粒子的质量之比mA∶mB以及在电场中飞行的时间之比tA∶tB分别为(　　)A.1∶1,2∶3B.2∶1,3∶2C.1∶1,3∶4D.4∶3,2∶1答案:D
解析:粒子在水平方向上做匀速直线运动,x=v0t,由于初速度相同,xA∶xB=2∶1,所以tA∶tB=2∶1;竖直方向上粒子做匀加速
3.(示波管的原理)(多选)示波管的构造如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的(　　)A.极板X应带正电B.极板X'应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y'应带正电答案:AC解析:根据亮斑的位置,电子偏向XY区间,说明电子受到静电力作用发生了偏转,因此极板X、极板Y均应带正电。
4.(带电粒子在电场中的偏转)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。若两极板间距离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?答案:400 V