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鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 带电粒子在电场中的运动集体备课课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 带电粒子在电场中的运动集体备课课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了情境导入，带电粒子加速，讲授新课，它穿过金属板时的速度，带电粒子偏转，典例精析，在极板间运动的时间，小节练习等内容，欢迎下载使用。
第4节带电粒子在电场中的运动
带电粒子在电场中受到静电力的作用，速度会发生改变。在示波器（ 图 2-16）和直线加速器等设备中，常通过电场来控制带电粒子的运动。这些仪器是怎样控制带电粒子运动的呢？本节将以示波器为例，介绍如何利用电场控制带电粒子的加速和偏转。
利用电场给带电粒子加速，使其达到预定的速度和动能，是控制带电粒子运动的常见方式。 示波器中的电子枪就是通过电场来使电子加速的。如图 2-17 所示，电子枪中的金属丝在通电加热后，可发射电子（ 热电子发射 ）。电子在金属板和金属丝间的电场作用下，经加速后从金属板的小孔中穿出，并获得很高的动能。
微观粒子所受静电力远大于重力，通常重力可忽略不计，只考虑静电力对其运动状态的影响即可。若电子质量为 m，电荷量的大小为 e，金属板与金属丝间所加电压为 U，电子刚离开金属丝时的速度近似为零，根据动能定理，静电力做功等于电子动能的增加量， 电子穿过金属板时的动能
显然，通过改变金属板与金属丝间的电压，就可控制电子加速后的动能或速度.
在研究原子等领域的问题时，需要带电粒子有很大的动能，因受各种因素限制，加速电压难以提高至理想水平，如果只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要。为解决此问题，科学家设计建造了能多次加速的直线加速器（ 图 2-18）等，从而获得了更高能量的带电粒子。
利用电场给带电粒子加速，使带电粒子获得很高的能量，在研究物质本源、放射治疗、食品安全、材料科学等方面都有着重要的应用。
利用电场使带电粒子的运动方向发生变化，向预期的方向偏转，是控制带电粒子运动的另一种常见方式。 示波器的核心部件是示波管。图 2-19 是示波管的结构示意图。
当竖直偏转板、水平偏转板都未加电压时，电子束从电子枪发出后沿直线运动，在荧光屏上产生一个亮斑。如果竖直偏转板加电压，水平偏转板不加电压，电子束经过竖直偏转板时受到竖直方向电场力的作用而发生偏转，使打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移。同样的道理，如果水平偏转板加电压，竖直偏转板不加电压，打在荧光屏上的亮斑则在水平方向发生偏移。
示波管在实际工作时，竖直偏转极板间和水平偏转极板间都加上电压，打在荧光屏上的亮斑既能在竖直方向上偏移，也能在水平方向上偏移，亮斑的运动就是在竖直和水平两个方向上运动的合运动。 通常，加在竖直偏转极板上的电压是被研究的信号电压。如果信号电压是周期性的，且与加在水平偏转板的扫描电压周期满足一定的关系时，在荧光屏上就会显示出信号电压随时间有规律变化的图像。
质子在该匀强电场中受到竖直向下的静电力，在竖直方向上做匀加速运动，加速度
质子离开电场时竖直方向偏移的距离
代入数值，得y = 0.94 cm
代入数值，得α = 25.2°
带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？
示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。对这类综合性问题，应该怎样解决？请分析并求解以下问题。 一束电子流经 U = 1 500 V 的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图 2-21 所示。若两板间距d = 2.0 cm，板长 l = 5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？
1. 某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是 A. a 点电势高于 b 点电势 B. a 点电场强度小于 b 点电场强度 C. 烟尘颗粒在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能 D. 烟尘颗粒在 a 点的动能小于在 b 点的动能
2. 一带正电的液滴以水平向右的初速度进入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则液滴在电场中 A. 做直线运动 B. 做曲线运动 C. 速率先减小后增大 D. 速率先增大后减小
6.如图所示，真空中有一电子以速度 v 沿着与电场强度垂直的方向自 O 点进入匀强电场。以 O 为坐标原点建立平面直角坐标系，x 轴垂直于电场方向，y 轴平行于电场方向，在 x 轴上取 OA = AB = BC，分别自 A、B、C 点作与 y 轴平行的线，跟电子的径迹交于 M、N、P三点，求（1）电子经 M、N、P 三点时，沿 y 轴的分速度之比； （2）电子从 O 点开始每经过相等时间的动能增量之比.
第4节带电粒子在电场中的运动
带电粒子在电场中受到静电力的作用，速度会发生改变。在示波器（ 图 2-16）和直线加速器等设备中，常通过电场来控制带电粒子的运动。这些仪器是怎样控制带电粒子运动的呢？本节将以示波器为例，介绍如何利用电场控制带电粒子的加速和偏转。
利用电场给带电粒子加速，使其达到预定的速度和动能，是控制带电粒子运动的常见方式。 示波器中的电子枪就是通过电场来使电子加速的。如图 2-17 所示，电子枪中的金属丝在通电加热后，可发射电子（ 热电子发射 ）。电子在金属板和金属丝间的电场作用下，经加速后从金属板的小孔中穿出，并获得很高的动能。
微观粒子所受静电力远大于重力，通常重力可忽略不计，只考虑静电力对其运动状态的影响即可。若电子质量为 m，电荷量的大小为 e，金属板与金属丝间所加电压为 U，电子刚离开金属丝时的速度近似为零，根据动能定理，静电力做功等于电子动能的增加量， 电子穿过金属板时的动能
显然，通过改变金属板与金属丝间的电压，就可控制电子加速后的动能或速度.
在研究原子等领域的问题时，需要带电粒子有很大的动能，因受各种因素限制，加速电压难以提高至理想水平，如果只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要。为解决此问题，科学家设计建造了能多次加速的直线加速器（ 图 2-18）等，从而获得了更高能量的带电粒子。
利用电场给带电粒子加速，使带电粒子获得很高的能量，在研究物质本源、放射治疗、食品安全、材料科学等方面都有着重要的应用。
利用电场使带电粒子的运动方向发生变化，向预期的方向偏转，是控制带电粒子运动的另一种常见方式。 示波器的核心部件是示波管。图 2-19 是示波管的结构示意图。
当竖直偏转板、水平偏转板都未加电压时，电子束从电子枪发出后沿直线运动，在荧光屏上产生一个亮斑。如果竖直偏转板加电压，水平偏转板不加电压，电子束经过竖直偏转板时受到竖直方向电场力的作用而发生偏转，使打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移。同样的道理，如果水平偏转板加电压，竖直偏转板不加电压，打在荧光屏上的亮斑则在水平方向发生偏移。
示波管在实际工作时，竖直偏转极板间和水平偏转极板间都加上电压，打在荧光屏上的亮斑既能在竖直方向上偏移，也能在水平方向上偏移，亮斑的运动就是在竖直和水平两个方向上运动的合运动。 通常，加在竖直偏转极板上的电压是被研究的信号电压。如果信号电压是周期性的，且与加在水平偏转板的扫描电压周期满足一定的关系时，在荧光屏上就会显示出信号电压随时间有规律变化的图像。
质子在该匀强电场中受到竖直向下的静电力，在竖直方向上做匀加速运动，加速度
质子离开电场时竖直方向偏移的距离
代入数值，得y = 0.94 cm
代入数值，得α = 25.2°
带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？
示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。对这类综合性问题，应该怎样解决？请分析并求解以下问题。 一束电子流经 U = 1 500 V 的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图 2-21 所示。若两板间距d = 2.0 cm，板长 l = 5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？
1. 某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是 A. a 点电势高于 b 点电势 B. a 点电场强度小于 b 点电场强度 C. 烟尘颗粒在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能 D. 烟尘颗粒在 a 点的动能小于在 b 点的动能
2. 一带正电的液滴以水平向右的初速度进入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则液滴在电场中 A. 做直线运动 B. 做曲线运动 C. 速率先减小后增大 D. 速率先增大后减小
6.如图所示，真空中有一电子以速度 v 沿着与电场强度垂直的方向自 O 点进入匀强电场。以 O 为坐标原点建立平面直角坐标系，x 轴垂直于电场方向，y 轴平行于电场方向，在 x 轴上取 OA = AB = BC，分别自 A、B、C 点作与 y 轴平行的线，跟电子的径迹交于 M、N、P三点，求（1）电子经 M、N、P 三点时，沿 y 轴的分速度之比； （2）电子从 O 点开始每经过相等时间的动能增量之比.
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