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2020-2021学年5 带电粒子在电场中的运动习题课件ppt
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这是一份2020-2021学年5 带电粒子在电场中的运动习题课件ppt，文件包含人教版2019高中物理必修三105《带电粒子在电场中的运动》课件pptx、人教版2019高中物理必修三105《带电粒子在电场中的运动》同步习题docx、人教版2019高中物理必修三105《带电粒子在电场中的运动》学案docx、人教版2019高中物理必修三105《带电粒子在电场中的运动》教案docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共30页， 欢迎下载使用。
新课探究带电粒子的加速带电粒子的偏转示波管
会综合运用所学，掌握带电粒子在电场中的运动特点
会运用静电场知识、功能关系研究带电粒子在电场中的运动
会解决带电粒子在电场中的加速、偏转问题
在前面的学习过程中，我们已经接触过带电粒子在点电荷形成的电场中的运动问题，通过带电粒子的电性、电场线、运动轨迹、受力情况等各物理量的关系，用以解决带电粒子在电场中运动过程中的做功、场强、电势能增减等问题。这节课，我们主要学习带电粒子在匀强电场中的加速及偏转问题。是受力分析、直线运动、曲线运动 、动能定理、能量守恒等知识的综合应用。
处理带电粒子在周期性变化电场中的运动问题时，应先确定周期性，分段、分周期的对运动进行分析。应注意：在电场方向改变瞬间，带电粒子的受力方向随之改变。但运动方向不会瞬间改变（惯性定律）。
如右图，根据平抛运动的特点，有
带电粒子偏转问题的推论
关于位移与初速度夹角θ有：
1.速度偏转角（α）的正切为位移与初速度夹角（θ）正切的2倍，即tanα=2tanθ。2.速度的反向延长线交于水平位移的中点。
3.以相同的初速度进入同一电场的带电粒子，只要粒子比荷（q/m）相同，则偏转距离y和偏转角θ相同。
关于带电粒子在电场中的重力
基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。
带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
工作原理：1.在加速电压下，电子枪产生告诉飞行的电子束；2.示波管的YY′偏转电极上加的是待测的信号电压，使电子沿YY′方向偏转。
工作原理：3.示波管的XX′偏转电极上加的是仪器自身产生的锯齿形电压(如图所示)，叫作扫描电压，使电子沿XX′方向偏转。
锯齿形扫描电压对应亮斑
1．（直线加速问题）质量和电荷量不同的带电粒子，在电场中由静止开始经相同电压加速后（ ）A．比荷大的粒子速度大，电荷量大的粒子动能大B．比荷大的粒子动能大，电荷量大的粒子速度大C．比荷大的粒子速度和动能都大D．电荷量大的粒子速度和动能都大
【详解】根据动能定理 得v= ；根据上式可知，在相同电压的加速电场中，比荷大的粒子其速度v大，电荷量q大的粒子动能大。
2．（在周期性变化电场的运动）如图所示，在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始时B板电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设A、B两板间的距离足够大，则下述说法中正确的是（ ）A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动B．电子一直向A板运动C．电子一直向B板运动D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动
【详解】分析电子在第一个周期的运动情况0～0.2s时间内，B板电势高，电场强度向右，电场力向左，电子向左做初速度等于零的匀加速直线运动，设两板间的距离为d，末速度为 ； 解得 ；0.2s～0.4s时间内，B板电势低，电场强度向左，电场力向右，电子向左做初速度等于v的匀减速直线运动，末速度分别为 ；解得v2=0；由以上可知，电子在第一个周期内一直向左运动，所以电子一直向B板运动，C正确，ABD错误。
3．（计重力的运动）（多选）如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中虚线所示，由上极板的左下端沿水平直线通过电容器，由下极板的右上端射出极板。设粒子质量为、重力加速度为、极板与水平面夹角为锐角、极板长为。则在此过程中，该粒子（ ）A．所受重力与静电力平衡B．射入电场的初速度至少为C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动
【详解】根据题意可知，粒子做直线运动，带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，如图。一是重力，方向竖直向下；二是静电力，方向垂直于极板向上。则静电力与重力的合力方向与速度方向相反，粒子做匀减速直线运动，动能逐渐减小，AC错误，D正确；对该粒子做受力分析有 加速度 又有 解得 又有 解得 B正确。
4．（偏转运动）如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（ ）A．U1∶U2=1∶8B．U1∶U2=1∶4C．U1∶U2=1∶2D．U1∶U2=1∶1
【详解】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平位移为x=v0t；两次运动的水平位移之比为2∶1，两次运动的水平速度相同，故运动时间之比为t1∶t2=2∶1由于竖直方向上的位移为h= at2；h1∶h2=1∶2；故加速度之比为1∶8，又因为加速度a=；故两次偏转电压之比为U1∶U2=1∶8；BCD错误，A正确。
5．（示波管）示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（ ）
【详解】】UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。
完成《10.5 带电粒子在电场中的运动同步分题型练习题》
新课探究带电粒子的加速带电粒子的偏转示波管
会综合运用所学，掌握带电粒子在电场中的运动特点
会运用静电场知识、功能关系研究带电粒子在电场中的运动
会解决带电粒子在电场中的加速、偏转问题
在前面的学习过程中，我们已经接触过带电粒子在点电荷形成的电场中的运动问题，通过带电粒子的电性、电场线、运动轨迹、受力情况等各物理量的关系，用以解决带电粒子在电场中运动过程中的做功、场强、电势能增减等问题。这节课，我们主要学习带电粒子在匀强电场中的加速及偏转问题。是受力分析、直线运动、曲线运动 、动能定理、能量守恒等知识的综合应用。
处理带电粒子在周期性变化电场中的运动问题时，应先确定周期性，分段、分周期的对运动进行分析。应注意：在电场方向改变瞬间，带电粒子的受力方向随之改变。但运动方向不会瞬间改变（惯性定律）。
如右图，根据平抛运动的特点，有
带电粒子偏转问题的推论
关于位移与初速度夹角θ有：
1.速度偏转角（α）的正切为位移与初速度夹角（θ）正切的2倍，即tanα=2tanθ。2.速度的反向延长线交于水平位移的中点。
3.以相同的初速度进入同一电场的带电粒子，只要粒子比荷（q/m）相同，则偏转距离y和偏转角θ相同。
关于带电粒子在电场中的重力
基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。
带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
工作原理：1.在加速电压下，电子枪产生告诉飞行的电子束；2.示波管的YY′偏转电极上加的是待测的信号电压，使电子沿YY′方向偏转。
工作原理：3.示波管的XX′偏转电极上加的是仪器自身产生的锯齿形电压(如图所示)，叫作扫描电压，使电子沿XX′方向偏转。
锯齿形扫描电压对应亮斑
1．（直线加速问题）质量和电荷量不同的带电粒子，在电场中由静止开始经相同电压加速后（ ）A．比荷大的粒子速度大，电荷量大的粒子动能大B．比荷大的粒子动能大，电荷量大的粒子速度大C．比荷大的粒子速度和动能都大D．电荷量大的粒子速度和动能都大
【详解】根据动能定理 得v= ；根据上式可知，在相同电压的加速电场中，比荷大的粒子其速度v大，电荷量q大的粒子动能大。
2．（在周期性变化电场的运动）如图所示，在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始时B板电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设A、B两板间的距离足够大，则下述说法中正确的是（ ）A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动B．电子一直向A板运动C．电子一直向B板运动D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动
【详解】分析电子在第一个周期的运动情况0～0.2s时间内，B板电势高，电场强度向右，电场力向左，电子向左做初速度等于零的匀加速直线运动，设两板间的距离为d，末速度为 ； 解得 ；0.2s～0.4s时间内，B板电势低，电场强度向左，电场力向右，电子向左做初速度等于v的匀减速直线运动，末速度分别为 ；解得v2=0；由以上可知，电子在第一个周期内一直向左运动，所以电子一直向B板运动，C正确，ABD错误。
3．（计重力的运动）（多选）如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中虚线所示，由上极板的左下端沿水平直线通过电容器，由下极板的右上端射出极板。设粒子质量为、重力加速度为、极板与水平面夹角为锐角、极板长为。则在此过程中，该粒子（ ）A．所受重力与静电力平衡B．射入电场的初速度至少为C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动
【详解】根据题意可知，粒子做直线运动，带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，如图。一是重力，方向竖直向下；二是静电力，方向垂直于极板向上。则静电力与重力的合力方向与速度方向相反，粒子做匀减速直线运动，动能逐渐减小，AC错误，D正确；对该粒子做受力分析有 加速度 又有 解得 又有 解得 B正确。
4．（偏转运动）如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（ ）A．U1∶U2=1∶8B．U1∶U2=1∶4C．U1∶U2=1∶2D．U1∶U2=1∶1
【详解】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平位移为x=v0t；两次运动的水平位移之比为2∶1，两次运动的水平速度相同，故运动时间之比为t1∶t2=2∶1由于竖直方向上的位移为h= at2；h1∶h2=1∶2；故加速度之比为1∶8，又因为加速度a=；故两次偏转电压之比为U1∶U2=1∶8；BCD错误，A正确。
5．（示波管）示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（ ）
【详解】】UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。
完成《10.5 带电粒子在电场中的运动同步分题型练习题》
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