人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动示范课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动示范课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，电场强，知识点1，牛顿第二定律，匀强电场，知识点2，抛物线，静电力等内容，欢迎下载使用。

5．带电粒子在电场中的运动
【课程标准】1．了解带电粒子在电场中的运动特点。2．会从能量的角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题。3．会从力和运动的合成与分解的角度分析计算带电粒子在电场中的偏转。4．了解示波管的构造和工作原理。
　　　带电粒子在电场中的加速1．利用电场使带电粒子加速时，带电粒子的速度方向与_______ _____的方向相同或相反。2．两种分析思路(1)利用________________结合匀变速直线运动公式分析：适用于解决的问题属于____________且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时。(2)利用静电力做功结合________定理来分析：适用于问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非____________的情景。
　　　带电粒子在电场中的偏转1．偏转条件：带电粒子的初速度方向跟电场方向________。2．运动轨迹：在匀强电场中，带电粒子的运动轨迹是一条__________，类似________运动的轨迹。3．分析思路：跟分析平抛运动是一样的，不同的仅仅是平抛运动物体所受的是________，带电粒子所受的是__________。
『判一判』(1)电子、质子、α粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，因而通常情况下，重力可以忽略不计。(　　)(2)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动。(　　)
(3)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量的转化和守恒定律。(　　)(4)对于带电粒子(不计重力)在电场中的偏转可分解为沿初速度方向的匀速直线和沿电场线方向的自由落体运动。(　　)(5)示波管偏转电极不加电压时，从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。(　　)
『选一选』(2022·云南高二学业考试)电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图甲展示了一台医用电子直线加速器，其原理如图乙所示：从阴极射线管的阴极K发射出来的电子(速度可忽略)，经电势差的绝对值为U的电场加速后获得速度v，加速电场两极板间的距离为d，不计电子所受重力。下列操作可使v增大的是(　　)A．仅增大UB．仅减小UC．仅增大dD．仅减小d
『想一想』带电粒子在电场中受静电力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转。如图所示是示波器的核心部件——示波管。
 请思考：示波管中电子的运动可分为几个阶段？各阶段的运动遵循什么规律？解析：一般可分为三个阶段：第一阶段为加速，遵循动能定理。第二阶段为偏转，遵循类平抛运动规律。第三阶段从偏转电极出来后，做匀速直线运动到达屏幕。
如图所示，质量为m，带正电荷q的粒子，在只受静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中，请思考：(1)静电力对它做的功是多少？(2)粒子到达负极板时的速率是多少？
带电粒子在电场中的加速
1．关于带电粒子在电场中的重力(1)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)。(2)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。
2．处理带电粒子在电场中运动问题的两种基本思路
(1)对带电粒子进行受力分析，运动特点分析和力做功情况分析是选择规律解题的关键。(2)选择解题的方法是优先从功能关系的角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错。
　　　　　(2022·广东高三学业考试)通常情况下，空气是不导电的，若空气中存在很强的电场，电场力使得气体分子电离，空气变成了导体，出现放电现象。如图所示，在加有高电压的两金属板间的中点处，有一速度为零的气体分子电离后成为带正、负电的两个粒子，分别用A、B表示，两粒子在到达两极板的过程中，不考虑A、B两粒子与其他粒子的相互作用。下列说法正确的是(　　)A．两粒子到达极板时的速率相同B．极板间电场力对微粒A做正功C．板M接电源正极，板N接电源负极D．电离过程中，A、B间的库仑力对B做正功
1．如图所示，两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，|OA|＝h，此电子具有的初动能是(　　)
图甲是物体从水平匀速飞行的飞机上投下，不计空气阻力时的运动轨迹；图乙是带电粒子垂直进入匀强电场中只在电场力作用下运动的轨迹图，结合图片分析它们的受力和运动的共同特性。
带电粒子在电场中的偏转
提示：物体的运动性质取决于其初速度和受力情况的关系。两者都是只受一个恒力的作用，且该力跟初速度方向垂直，我们已经知道甲的运动是平抛运动，所以乙的运动我们称之为类平抛运动，两者在运动性质和运动规律上完全可以类比。
1．运动特点以初速度v0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子，受恒定电场力作用，做类似平抛的匀变速曲线运动(如图)。
(1)对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法。(2)让不同的粒子以相同的速度进入偏转电场，由于轨迹不同，可以把不同的粒子分离开。
　　　　　如图所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电
场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。
思路引导：本题是典型的带电粒子先加速再偏转的题目，处理此类题目常用动能定理、运动的合成与分解、牛顿运动定律、运动学公式等求解。
(2)电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的侧移量为y。由牛顿第二定律和运动学公式
2．(2022·安徽马鞍山市第二中学博望分校高二期末)如图所示是示波器原理图，电子被电压为U1的加速电场加速后射入电压为U2的偏转电场，偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d，y是离开偏转电场时发生的偏移距离，为了减小偏移距离。下列措施可行的是(　 　)A．减小dB．增大加速电压U1C．增大偏转电压U2D．减小L
用功能观点分析带电粒子在电场中的运动带电物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等。因此涉及与电场有关的功和能的问题应优先考虑利用动能定理和能量守恒定律求解。
　　　　如图所示，M，N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两极板间产生一个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电荷量为＋q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极板正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N板上的C点。
1．(多选)(2022·陕西省宝鸡市金台区高二上学期期中)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
解析：由题意可知，电子在XX′方向上向X方向偏转，X带正电，A对B错；在YY′方向上向Y方向偏转，Y带正电，C对D错。
2．(2022·上海模拟预测)如图所示是静电推进装置的原理图，发射极与吸板接在电源两端，两极间产生电场，虚线为等差等势面(相邻等势面的电势差相等)，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸板，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，则(　　)A．液滴带正电，b点电场强度大B．液滴带正电，a点电场强度大C．液滴带负电，b点电场强度大D．液滴带负电，a点电场强度大
解析：由题可得发射极与吸板之间的电场方向从发射极指向吸板，因为在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸板，即液滴所受电场力与电场方向相同，故液滴带正电，且等差等势面越密集的地方电场强度越大，由图可以看出a点电场强度大，故ACD错误，B正确。
3．(2021·黑龙江肇东市第四中学校高一期末)如图所示，质子(H)和α粒子(He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为(　　)A．4∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶4
4．如图所示，边长为L的正方形区域ABCD内存在着沿AD方向的匀强电场。电荷量为q、动能为Ek的带电粒子从A点沿AB方向进入电场，恰好从BC的中点离开电场，不计粒子所受重力。求：(1)电场强度的大小E；(2)粒子离开电场时的动能Ek1。