人教版 (2019)5 带电粒子在电场中的运动示范课ppt课件

这是一份人教版 (2019)5 带电粒子在电场中的运动示范课ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了抛物线，平抛运动，初速度，静电力，示波管，偏转电极，答案B，答案C，学会审题，答案A等内容，欢迎下载使用。

5　带电粒子在电场中的运动
知识点一　带电粒子在电场中的加速
在现代科学实验和技术设备中,常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动.利用电场使带电粒子加速,就是其中一种情况.下图中展示的是一台医用电子直线加速器.
(1)运动状态分析:电子(不计重力)沿电场方向射入加速器提供的匀强电场时,若所受静电力与速度方向 ,则粒子做匀加速直线运动;若所受静电力与速度方向 ,则粒子做匀减速直线运动.
(2)若电子在加速器中做初速度为0的匀加速直线运动,已知电子质量为m、电荷量为e,加速器提供电场强度为E的匀强电场,加速距离为x,如何求电子的末速度?
知识点二　带电粒子在电场中的偏转
如图所示,质量为m、电荷量为q的粒子(忽略重力),以初速度v0平行于两极板进入匀强电场.
(1)运动状态分析:带电粒子的初速度方向跟电场方向垂直,静电力方向跟速度方向 同一直线上,带电粒子的运动轨迹将发生 ,带电粒子的运动轨迹是一条 ,类似 的轨迹.
(2)运动规律分析:对这种带电粒子运动规律的分析思路,跟分析 是一样的,即将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解.①沿 方向的分运动为匀速直线运动.②沿 方向的分运动为初速度为0的匀加速直线运动.
知识点三　示波管的原理
1.结构:如图所示,示波器的核心部件是 ,它由电子枪、 和荧光屏组成,管内抽成 .
甲 示波管的结构　 乙 荧光屏(从右向左看)
2.工作原理:如果在偏转电极XX'之间和偏转电极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,在那里产生一个 .示波管的YY'偏转电极上加的是待测的 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 电压.如果信号电压是周期性的,并且扫描电压与信号电压的周期 ,那么,就可以在荧光屏上得到待测信号随时间变化的稳定图像了.
1.分析基本带电粒子在电场中的受力时,有时不考虑重力.(　　)2.带电粒子仅在静电力作用下运动时,动能一定增加.(　　)3.带电粒子在匀强电场中不一定沿所受静电力的方向运动.(　　)4.带电粒子在匀强电场中无论是做直线运动还是做曲线运动,均做匀变速运动.(　　)5.示波器是用来观察电信号随时间变化的情况的电子仪器.(　　)6.示波器的核心部件是电子枪.(　　)
探究一　带电粒子在电场中的加速问题
如图所示,在真空中有一对平行金属板,两板间电势差为U.若一个质量为m,电荷量为q的负粒子(重力不计),在静电力作用下由静止从负极板附近向正极板运动.
1.带电粒子做什么运动?试从动力学和运动学的角度分析带电粒子到达正极板的速度为多大.
2.试从功能关系角度出发,用动能定理求带电粒子到达正极板的速度为多大.
3.上述问题中,两块金属板是平行的,两板间的电场是匀强电场.如果两金属板是其他形状,中间的电场不再均匀,上面的方法和结果是否仍然适用?为什么?
答案:仍然适用.因为不管是不是匀强电场,静电力做功都可以用W=qU计算,动能定理仍然适用.
4.若带电粒子的初速度为v0,则粒子到达正极板的速度是多大?
1.带电粒子的分类及受力特点.(1)带电的基本粒子,如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等,通常这些粒子所受重力和静电力相比要小得多,除非有特别的说明或明确的标示,一般都不考虑重力(但并不能忽略质量).(2)带电微粒:带电小球、带电液滴、带电颗粒、带电尘埃等,除非有特别的说明或明确的标示,一般都要考虑重力.某些带电体,是否考虑重力,需要根据题目说明或运动状态来判定.
2.处理带电粒子在电场中加速问题的两种思路.
【典例1】下图为电子枪的工作原理示意图,金属丝被加热后可以发射电子,发射出的电子被加速电场加速,穿出金属板上的小孔后,形成高速运动的电子束.其中加热电源的电压为E,加速电压为U.下列说法正确的是(　　)
A.加热电源的正、负不能接反B.加速电压的正、负不能接反C.加速电场的电场线从金属丝发出,终止于金属板D.电子被加速时,一定是沿着电场线运动的
解析:金属丝被加热后可以发射电子,电源的正、负互换不影响,选项A错误;电子加速时,当加速电压正、负互换,电子不能被加速,选项B正确;电场线从正极板发出,终止于负极板,选项C错误;金属板与金属丝间加速电场的电场线有直线,也有曲线,则电子加速时可能不沿着电场线运动,选项D错误.
【变式】如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板时的速度为v,保持两板间的电压不变,则(　　)
A.当增大两板间的距离时,速度v增大B.当减小两板间的距离时,速度v减小C.当减小两板间的距离时,速度v不变D.当减小两板间的距离时,电子在两板间运动的时间变长
探究二　带电粒子在电场中的偏转
如图所示,带负电的粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两平行板间的匀强电场中.粒子的电荷量为q,质量为m(不计重力).平行板长为l,两板间距为d,电势差为U.
1.粒子在电场中做什么运动?同什么运动的运动特点类似?
答案:粒子的初速度方向与静电力的方向垂直,且静电力恒定,故粒子做匀变速曲线运动,类似于平抛运动.
2.粒子在电场中的运动可以分解为哪两种运动?
答案:粒子在初速度的方向上不受力,做匀速直线运动;在静电力方向上,做初速度为0的匀加速直线运动.
3.若粒子能从电场中飞出,粒子的偏转距离y和离开电场时的偏转角度α的正切值为多大?
【典例2】下图是示波器的原理示意图,金属丝发射出来的电子被加速后从小孔穿出,进入偏转电场.设加速电压U1=1 640 V,偏转极板长l=4 m,金属板间距d=1 cm.当电子加速后从两金属板的中央沿与板平行的方向进入偏转电场.偏转电压U2为多大时,电子束的偏转距离最大?
1.一个电子仅在静电力的作用下以一定的初速度v0从A点沿电场线向B点运动,如图所示,若规定向右的方向为正方向,
则下列位移—时间或速度—时间图像中能正确描述电子运动情况的是(　　)
2.如图所示,平行金属板间存在匀强电场,一个电子以初速度v1沿平行于板面方向射入电场,经过时间t1射出电场,射出时沿垂直于板面方向偏移的距离为y1.另一个电子以初速度v2(v2>v1)仍沿平行于板面
A.t1=t2　　　B.t1>t2 C.y1=y2 D.y1方向射入电场,经过时间t2射出电场,射出时沿垂直于板面方向偏移的距离为y2.不计电子的重力.下列关系式正确的是(　　)
3.如图所示,在一对带等量异种电荷的平行金属板间,某带电粒子只在静电力作用下沿虚线从A运动到B,则(　　)
A.粒子带负电B.从A到B电场强度增大C.从A到B粒子动能增加D.从A到B粒子电势能增加
4.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,带电粒子沿轨迹①从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹②落到B板中间.设粒子两次射入电场的水平速度相同,不计粒子重力,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
5.已知质量为m,电荷量为-q 的小球,从水平放置的平行金属板上板小孔处,以初速度v0竖直向下进入板间,做加速运动.已知两板间距为d,电源能提供的电压为U且恒定,重力加速度为g.求小球到达下板时速率v.