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人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动图文课件ppt
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这是一份人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动图文课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了v0t，初速度为零的匀加速，电子枪，偏转电极，荧光屏，运动后将，答案B，tatctb，图1－9－3，图1－9－4等内容，欢迎下载使用。
1．带电粒子的加速(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，由于在电场中受到的静电力远______重力，重力
一般可以________．
(2)初速度为零的带电粒子(质量为 m，电量为 q)，经过电势
差为 U 的电场加速后，根据动能定理有 qU＝________，则速
度 v＝________.
2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)进入电场的方式：以初速度 v0__________电场线方向进
(2)运动特点与规律．
①沿初速度方向做__________运动，x＝____________.②沿电场力方向做_____________________________运动，
加速度 a＝________ ，速度 vy＝______，位移 y＝______.
3．示波器的核心部件是示波管，示波管的原理图如图 1－9－1 所示，示波管主要由________ 、 ________和________三部分组成．图 1－9－1
4．如图 1－9－2 所示，在点电荷＋Q 的电场中，一带电量为－q 的粒子的初速度 v0 恰与电场线方向相同，则粒子在开始
图 1－9－2A．沿电场线 QP 做匀加速直线运动B．沿电场线 QP 做变减速直线运动C．沿电场线 QP 做匀速直线运动D．会偏离电场线 QP 做曲线运动
解析：电场力与速度方向在同一直线上，不可能做曲线运
动，D 错；电场力不为零，且大小变化，A、C 错．
5．三个不同粒子(不计重力)以相同初速度从同一点沿相同方向垂直进入同一偏转电场，结果形成如图 1－9－3 所示的不同轨迹．由轨迹我们可以判断三者在电场中运动的时间关系是
)A．ta＝tb＝tcB．ta
知识点 1 带电粒子的加速
如图 1－9－4 所示，两块平行金属板相距为 d，电压为 U ，场强为 E.一质量为 m、带正电荷 q 的粒子从正极板处由静止开始运动，求其到达负极板的速度 v 的大小.
(1)受力分析：粒子受到水平向右的静电力 F 作用，F＝
________＝________.
(2)运动分析：初速度为零，加速度 a＝________ ，粒子做
向右的____________运动．
(3)解法一：运用运动学知识求解．
v2＝2ad＝__________＝__________，v＝__________.
解法二：运用能量知识求解．
静电力对粒子做的功 W＝__________
(4)粒子加速后的速度只与__________有关．
1．带电粒子的受力分析
(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般因受到的重力远远小于电场力，重力可忽略，但质量不能忽略．
(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或
有明确的暗示以外，一般重力都必须考虑．
带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加(减)速直线运动．若电场是非匀强电场，粒子做变加速运动．
3．处理方法： 可以用动能定理和动力学规律两种方法进
(1)动能定理：可以是匀强电场，也可以是非匀强电场；电
场力所做功 W＝qU 与电场力是恒力还是变力无关．
(2)应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式求解加速
问题，电场必须是匀强电场，电场力必须是恒力．
【例 1】(双选)如图 1－9－5 所示，在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列
A．两板间距越大，加速的时间越长B．两板间距离越小，电子到达 Q 板时的速度就越大
C．电子到达 Q 板时的速度与板间距
离无关，仅与加速电压有关D．电子的加速度和到达 Q 板时的速度都与板间距离无关
【触类旁通】1．图 1－9－6 是示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A 为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A、K 间电压为 U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从 K 的小孔中射出的速度大小为 v.下面的说法中
A．如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离开 K 时的速度变为 2vB．如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离
C．如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K
D．如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K
知识点 2 带电粒子的偏转
如图 1－9－7，一质量为 m 、带电量为－q 的粒子以垂直于电场方向的速度 v0 进入匀强电场，将会发生偏转，在电场中运动的时间为 t.
(1)受力分析：粒子受到竖直向______的静电力 F 作用，F
＝________＝________.
(2)运动规律分析：粒子做类平抛运动．
________＝__________.
(3)离开电场时偏转角度的正切 ： tanθ ＝ ________ ＝
x 方向：做__________运动，vx＝________，l＝________.y 方向 ： 初速度为零，做加速度a＝ ________ 的________________ 运动 ， vy ＝ ________＝________，y＝
3．对粒子偏转角的讨论
如图 1－9－8 所示，设带电粒子质量为 m、带电荷量为 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
【例 2】如图 1－9－9 所示，质量相同的两个带电粒子 P、Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P 从两极板正中央射入，Q 从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中
)A．它们运动的时间 tQ>tPB．它们运动的加速度 aQ
【触类旁通】2．(双选)三个α粒子在同一点沿同一方向同时垂直飞入偏转电场，出现了如图 1－9－10 所示的运动轨迹，由此可判断
A．在 b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上
B．b 和 c 同时飞离电场
C．进入电场时，a、b 的速度一样大D．动能的增加值 c 最小，a 和 b 一样大
知识点 3 示波管的原理
示波管的结构如图1－9－11所示，示波管主要由__________、______________和____________三部分组成．管内抽成__________，电子枪通电后发射________，电子在电子枪与正极板之间被电场作用加速，然后进入________电场．偏转电极一般有相互______的两组，一组控制________偏转，一组控制______偏转．电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光．
1．示波器：用来观察电信号随时间变化情况的仪器．其核
2．示波管的构造：电子枪、偏转电极、荧光屏．
3．工作原理：利用带电粒子在电场中的加速和偏转的运动
4．亮斑：如果偏转电极 XX′和 YY′之间都没加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑．
5．信号电压和扫描电压
(1)信号电压：YY′所加的待测信号的电压，即竖直偏转电
(2)扫描电压：XX′上仪器自身的锯齿形电压，即水平偏转
(3)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变化的图象．
【例 3】(双选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图 1－9－12 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C．极板 Y 应带正电
B．极板 X′应带正电D．极板 Y′应带正电
解析：由于电子在水平方向偏向 X 板，故 X 板带正电，A对；在竖直方向上偏向 Y 板，故 Y 板带正电，C 对．
【触类旁通】3．(双选)如图 1－9－13 所示，是一个示波管工作的原理图，电子经加速电压加速后以速度 v0 垂直电场方向进入偏转电场，离开电场时偏移量为 h，两平行板间的距离为 d，电势差为
为了提高灵敏度，可采用下列哪些方法(A．增加两板间的电势差 UB．尽可能使板长 l 做得长些C．尽可能使两板间的距离 d 减小些D．使电子的射入速度 v0 大些
1．带电粒子先加速后偏转分析此类问题的基本方法：
(1)分析带电粒子在电场中的运动问题通常用力和运动的观点或功能观点．选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错．
(2)带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定理．带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法．
(3)对带电粒子的偏转问题要特别注意分析粒子的重力是否可以忽略，当重力不可以忽略且电场力的方向与重力方向在
(电场力的方向与重力反向)，或 a
(电场力的方向与重力同向)，粒子的运动性质、求解
问题的思路方法与不受重力时相同．(4)处理问题时对带电粒子进行受力分析、运动特点分析，同时对力做功情况分析是选择规律、正确解题的关键．
【例 4】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 1－9－14 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？
【触类旁通】4．如图 1－9－15 所示，静止的电子在加速电压为 U1 的电场的作用下从 O 点经 P 板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压 U2 的作用下偏转一段距离．现使 U1 加
倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该(A．使 U2 加倍B．使 U2 变为原来的 4 倍
C．使 U2 变为原来的
D．使 U2 变为原来的
解析：要使电子轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后，任一水平位移 x 所对应的偏转距离 y 保持不变，则有
2．带电体在电场中的运动解决这类问题的常用方法：
(1)带电体在电场中的运动问题，务必要考虑重力作用，同
时要准确进行受力分析．
(2)方法一：利用力和运动的关系，即牛顿运动定律和匀变速直线运动规律的结合．但必须注意此方法只适应于合外力为恒力的情形．
(3)方法二：利用功能关系，即动能定理．此方法无论合外力为恒力还是变力，运动轨迹是直线还是曲线，均可采用．必须注意重力做功与电场力做功的特点．
【例 5】如图 1－9－16 所示，在距地面一定高度的位置以初速度 v0 向右水平抛出一个质量为 m、电荷量为 q 的带负电小球，小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离(水平射程)．若在空间上加一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程
，求此电场的场强大小和方向．
【触类旁通】5．(双选)如图 1－9－17 所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的 P 点以相同的水平初速度垂直于 E 进入电场，它们分别落到 A、B、C 三点，则
A．落到 A 点的小球带正电，落到B 点的小球不带电B．三小球在电场中运动时间相等C．三小球到达正极板时的动能关
系是：EkA＞EkB＞EkC
D．三小球在电场中运动的加速度关系是：aC＞aB＞aA
1．带电粒子的加速(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，由于在电场中受到的静电力远______重力，重力
一般可以________．
(2)初速度为零的带电粒子(质量为 m，电量为 q)，经过电势
差为 U 的电场加速后，根据动能定理有 qU＝________，则速
度 v＝________.
2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)进入电场的方式：以初速度 v0__________电场线方向进
(2)运动特点与规律．
①沿初速度方向做__________运动，x＝____________.②沿电场力方向做_____________________________运动，
加速度 a＝________ ，速度 vy＝______，位移 y＝______.
3．示波器的核心部件是示波管，示波管的原理图如图 1－9－1 所示，示波管主要由________ 、 ________和________三部分组成．图 1－9－1
4．如图 1－9－2 所示，在点电荷＋Q 的电场中，一带电量为－q 的粒子的初速度 v0 恰与电场线方向相同，则粒子在开始
图 1－9－2A．沿电场线 QP 做匀加速直线运动B．沿电场线 QP 做变减速直线运动C．沿电场线 QP 做匀速直线运动D．会偏离电场线 QP 做曲线运动
解析：电场力与速度方向在同一直线上，不可能做曲线运
动，D 错；电场力不为零，且大小变化，A、C 错．
5．三个不同粒子(不计重力)以相同初速度从同一点沿相同方向垂直进入同一偏转电场，结果形成如图 1－9－3 所示的不同轨迹．由轨迹我们可以判断三者在电场中运动的时间关系是
)A．ta＝tb＝tcB．ta
知识点 1 带电粒子的加速
如图 1－9－4 所示，两块平行金属板相距为 d，电压为 U ，场强为 E.一质量为 m、带正电荷 q 的粒子从正极板处由静止开始运动，求其到达负极板的速度 v 的大小.
(1)受力分析：粒子受到水平向右的静电力 F 作用，F＝
________＝________.
(2)运动分析：初速度为零，加速度 a＝________ ，粒子做
向右的____________运动．
(3)解法一：运用运动学知识求解．
v2＝2ad＝__________＝__________，v＝__________.
解法二：运用能量知识求解．
静电力对粒子做的功 W＝__________
(4)粒子加速后的速度只与__________有关．
1．带电粒子的受力分析
(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般因受到的重力远远小于电场力，重力可忽略，但质量不能忽略．
(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或
有明确的暗示以外，一般重力都必须考虑．
带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加(减)速直线运动．若电场是非匀强电场，粒子做变加速运动．
3．处理方法： 可以用动能定理和动力学规律两种方法进
(1)动能定理：可以是匀强电场，也可以是非匀强电场；电
场力所做功 W＝qU 与电场力是恒力还是变力无关．
(2)应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式求解加速
问题，电场必须是匀强电场，电场力必须是恒力．
【例 1】(双选)如图 1－9－5 所示，在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列
A．两板间距越大，加速的时间越长B．两板间距离越小，电子到达 Q 板时的速度就越大
C．电子到达 Q 板时的速度与板间距
离无关，仅与加速电压有关D．电子的加速度和到达 Q 板时的速度都与板间距离无关
【触类旁通】1．图 1－9－6 是示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A 为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A、K 间电压为 U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从 K 的小孔中射出的速度大小为 v.下面的说法中
A．如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离开 K 时的速度变为 2vB．如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离
C．如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K
D．如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K
知识点 2 带电粒子的偏转
如图 1－9－7，一质量为 m 、带电量为－q 的粒子以垂直于电场方向的速度 v0 进入匀强电场，将会发生偏转，在电场中运动的时间为 t.
(1)受力分析：粒子受到竖直向______的静电力 F 作用，F
＝________＝________.
(2)运动规律分析：粒子做类平抛运动．
________＝__________.
(3)离开电场时偏转角度的正切 ： tanθ ＝ ________ ＝
x 方向：做__________运动，vx＝________，l＝________.y 方向 ： 初速度为零，做加速度a＝ ________ 的________________ 运动 ， vy ＝ ________＝________，y＝
3．对粒子偏转角的讨论
如图 1－9－8 所示，设带电粒子质量为 m、带电荷量为 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
【例 2】如图 1－9－9 所示，质量相同的两个带电粒子 P、Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P 从两极板正中央射入，Q 从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中
)A．它们运动的时间 tQ>tPB．它们运动的加速度 aQ
【触类旁通】2．(双选)三个α粒子在同一点沿同一方向同时垂直飞入偏转电场，出现了如图 1－9－10 所示的运动轨迹，由此可判断
A．在 b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上
B．b 和 c 同时飞离电场
C．进入电场时，a、b 的速度一样大D．动能的增加值 c 最小，a 和 b 一样大
知识点 3 示波管的原理
示波管的结构如图1－9－11所示，示波管主要由__________、______________和____________三部分组成．管内抽成__________，电子枪通电后发射________，电子在电子枪与正极板之间被电场作用加速，然后进入________电场．偏转电极一般有相互______的两组，一组控制________偏转，一组控制______偏转．电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光．
1．示波器：用来观察电信号随时间变化情况的仪器．其核
2．示波管的构造：电子枪、偏转电极、荧光屏．
3．工作原理：利用带电粒子在电场中的加速和偏转的运动
4．亮斑：如果偏转电极 XX′和 YY′之间都没加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑．
5．信号电压和扫描电压
(1)信号电压：YY′所加的待测信号的电压，即竖直偏转电
(2)扫描电压：XX′上仪器自身的锯齿形电压，即水平偏转
(3)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变化的图象．
【例 3】(双选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图 1－9－12 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C．极板 Y 应带正电
B．极板 X′应带正电D．极板 Y′应带正电
解析：由于电子在水平方向偏向 X 板，故 X 板带正电，A对；在竖直方向上偏向 Y 板，故 Y 板带正电，C 对．
【触类旁通】3．(双选)如图 1－9－13 所示，是一个示波管工作的原理图，电子经加速电压加速后以速度 v0 垂直电场方向进入偏转电场，离开电场时偏移量为 h，两平行板间的距离为 d，电势差为
为了提高灵敏度，可采用下列哪些方法(A．增加两板间的电势差 UB．尽可能使板长 l 做得长些C．尽可能使两板间的距离 d 减小些D．使电子的射入速度 v0 大些
1．带电粒子先加速后偏转分析此类问题的基本方法：
(1)分析带电粒子在电场中的运动问题通常用力和运动的观点或功能观点．选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错．
(2)带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定理．带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法．
(3)对带电粒子的偏转问题要特别注意分析粒子的重力是否可以忽略，当重力不可以忽略且电场力的方向与重力方向在
(电场力的方向与重力反向)，或 a
(电场力的方向与重力同向)，粒子的运动性质、求解
问题的思路方法与不受重力时相同．(4)处理问题时对带电粒子进行受力分析、运动特点分析，同时对力做功情况分析是选择规律、正确解题的关键．
【例 4】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 1－9－14 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？
【触类旁通】4．如图 1－9－15 所示，静止的电子在加速电压为 U1 的电场的作用下从 O 点经 P 板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压 U2 的作用下偏转一段距离．现使 U1 加
倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该(A．使 U2 加倍B．使 U2 变为原来的 4 倍
C．使 U2 变为原来的
D．使 U2 变为原来的
解析：要使电子轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后，任一水平位移 x 所对应的偏转距离 y 保持不变，则有
2．带电体在电场中的运动解决这类问题的常用方法：
(1)带电体在电场中的运动问题，务必要考虑重力作用，同
时要准确进行受力分析．
(2)方法一：利用力和运动的关系，即牛顿运动定律和匀变速直线运动规律的结合．但必须注意此方法只适应于合外力为恒力的情形．
(3)方法二：利用功能关系，即动能定理．此方法无论合外力为恒力还是变力，运动轨迹是直线还是曲线，均可采用．必须注意重力做功与电场力做功的特点．
【例 5】如图 1－9－16 所示，在距地面一定高度的位置以初速度 v0 向右水平抛出一个质量为 m、电荷量为 q 的带负电小球，小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离(水平射程)．若在空间上加一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程
，求此电场的场强大小和方向．
【触类旁通】5．(双选)如图 1－9－17 所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的 P 点以相同的水平初速度垂直于 E 进入电场，它们分别落到 A、B、C 三点，则
A．落到 A 点的小球带正电，落到B 点的小球不带电B．三小球在电场中运动时间相等C．三小球到达正极板时的动能关
系是：EkA＞EkB＞EkC
D．三小球在电场中运动的加速度关系是：aC＞aB＞aA
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