物理人教版（2023）必修第三冊10.5帶電粒子在電場中的運動一（共19張ppt）

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10.5帶電粒子在電場中的運動（一）

人教版（2023）高中物理（必修第三冊）

第十章靜電場中的能量

第頁課堂導(dǎo)入現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，常使用醫(yī)用粒子直線加速器產(chǎn)生的高速粒子轟擊癌細胞，以治療癌癥，其工作原理有兩種：情境與思考思考：電子在加速器中是受到什么力而加速的？（2）“電子束放射療法”：用被加速的電子轟擊重金屬靶，產(chǎn)生放射線用于醫(yī)學(xué)治療。（1）“質(zhì)子放射療法”：先將質(zhì)子加速到具有較高的能量，再使其攻擊腫瘤，殺死癌細胞。第頁知識講解帶電粒子如電子，質(zhì)子，粒子，正負離子等。除非有特殊說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有特殊說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。

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帶電粒子在電場中的加速

第頁知識講解如圖，真空中兩平行金屬板間距為d，兩板間的電勢差為U，電場可視為勻強電場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的正帶電粒子（重力不計），在靜電力的作用下由靜止開始從A板向B板運動。（1）電子的加速度為多少？（2）電子到達B板所需時間為多少？ABUq○+++++++一、帶電粒子在電場中的加速第頁知識講解（3）電子到達B板時的速度為多少？注意：兩種方法都能求解，用動能定理更簡便！方法一：根據(jù)運動學(xué)公式方法二：根據(jù)動能定理ABUq○+++++++一、帶電粒子在電場中的加速第頁知識講解（4）增大兩極板間距d，帶電粒子到達B板時的速度如何變化？由ΔEk=qU可知，帶電粒子到達另一極板時動能的增量，由兩板間的電壓和電荷量決定，與板間的距離無關(guān)（5）在加速問題中，如果兩極板是其他形狀，如圖中所示，加速電場不再均勻，上面的結(jié)果是否仍然適用？為什么？在非勻強電場中，不滿足牛頓運動定律的應(yīng)用條件，所以只能應(yīng)用動能定理來求解U一、帶電粒子在電場中的加速第頁學(xué)以致用學(xué)以致用與q成正比與成正比例.下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大()？哪種粒子速度最大()？（其中me=0.91×10-30kg；mH=1.67×10-27kg）A.質(zhì)子B.電子C.氘核D.氦核DB第頁知識講解多級加速問題思考1：如圖多級平行板連接，間隙等寬，能否給電子加速？U＋＋＋－－－123456SEEEEE第頁知識講解思考2：如圖多級平行板連接，間隙等寬，怎樣能給電子加速？U＋－＋－123456SEEEEE＋－－＋－＋~交流電（1）依次穿過極板間隙的速度一樣嗎？（2）穿過極板內(nèi)部做何運動？（3）普通交流電的頻率是變化的還是不變的？不變?nèi)舸┻^極板間隙的時間可忽略，上圖裝置如何改進？勻速直線越來越大依次穿過極板內(nèi)部的時間一樣嗎？越來越少內(nèi)部場強為0要求穿過極板的時間相等第頁知識講解UOu0-u0tT2TU~＋－思考：若穿過極板間隙的時間可忽略，則穿過每個極板內(nèi)部的時間為多少？第頁學(xué)以致用例1.為使電子運動到圓筒與圓筒之間各個間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設(shè)計必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質(zhì)量為m、電子電荷量為e、電壓的絕對值為u，周期為T，電子通過圓筒間隙的時間可以忽略不計。則金屬圓筒的長度和它的序號之間有什么定量關(guān)系？第n個金屬圓筒的長度應(yīng)該是多少？解：設(shè)電子進入第n個圓筒后的速度為v，根據(jù)動能定理有：∴第n個圓筒的長度為：圓筒長度跟圓筒序號的平方根成正比，

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帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

第頁知識講解真空中水平放置一對平行金屬板，板間距離為d，板長為l，兩板間電勢差為U，板間電場可視為勻強電場?，F(xiàn)有一電荷量為-q、質(zhì)量為m的帶電粒子，以水平初速度v0射入平行金屬板間。已知該帶電粒子能射出平行金屬板，不計粒子重力。1.粒子所受靜電力方向如何？垂直電場和沿電場方向的運動性質(zhì)如何？運動性質(zhì)如何？與哪種運動形式類似？粒子所受靜電力方向與初速度方向垂直；垂直電場方向做勻速直線運動，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動；帶電粒子做的是勻變速曲線運動；類似于平拋運動第頁知識講解2.粒子在電場中運動的時間為多少？3.粒子運動的加速度為多少？4.粒子在射出電場時沿垂直于金屬板方向偏移的距離為多少？5.粒子在離開電場時豎直方向的分速度為多少？yvyv0v第頁知識講解yvyv0v6.粒子在離開電場時的速度大小為多少7.粒子在離開電場時的速度偏轉(zhuǎn)角正切值為多少θ8.粒子離開電場后做什么運動？粒子不受力，做勻速直線運動α第頁學(xué)以致用學(xué)以致用【例】（多選）如圖所示，三個α粒子在同一地點沿同一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)了如圖所示的運動軌跡，由此可判斷（）A．在B飛離電場的同時，A剛好打在負極板上B．B和C同時飛離電場C．進入電場時，C的速度最大，A的速度最小D．動能的增加值C最小，A和B一樣大ACD課堂檢測第頁4.如圖所示，帶電荷量之比為qA∶qB＝1∶3的帶電粒子A、B，先后以相同的速度從同一點水平射入平行板電容器中，不計重力，帶電粒子偏轉(zhuǎn)后打在同一極板上，水平飛行距離之比為xA∶xB＝2∶1，則帶電粒子的質(zhì)量之比mA∶mB以及在電場中飛行的時間之比tA∶tB分別為A.1∶1,2∶3B.2∶1,3∶2C.1∶1,3∶4D.4∶3,2∶1√課堂檢測第頁3.如圖所示，兩金屬板與電源相連接，電壓為U