10.5.1帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件-高二上學(xué)期物理人教版

10.5.1帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2025屆高二物理組制必修第三冊(cè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)

電子被加速器加速后轟擊重金屬靶時(shí)，會(huì)產(chǎn)生射線，可用于放射治療。

在原子物理、核物理等領(lǐng)域，帶電粒子被加速成高能粒子，轟擊原子、原子核，幫助人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。電子在加速器中是受到什么力作用而加速的呢?新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解問(wèn)題提出ABUdE+Fv如圖，一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，只在靜電力的作用下由靜止開(kāi)始從正極板A向負(fù)極板B運(yùn)動(dòng)。試計(jì)算粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？方法一：動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：

主要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解解決方法方法二：能量觀點(diǎn)：

——利用動(dòng)能定理總結(jié)：粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)。ABUdE+Fv新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解延伸思考思考：若兩極板間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，該用何種方法求解？若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:能量觀點(diǎn)——?jiǎng)幽芏ɡ硇抡n導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解提出新問(wèn)題問(wèn)題：如圖多級(jí)平行板連接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF怎么辦？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解多級(jí)直線加速器多級(jí)直線加速器示意圖U~＋－因交變電壓的變化周期相同，故粒子在每個(gè)加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等。U0u0-u0tT2Tt新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解典例分析【例題】如圖甲，某裝置由多個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長(zhǎng)度依照一定的規(guī)律依次增加。序號(hào)為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個(gè)極相連，序號(hào)為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個(gè)極相連。交變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時(shí)，奇數(shù)圓筒相對(duì)偶數(shù)圓筒的電勢(shì)差為正值，此時(shí)位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號(hào)為0）中央的一個(gè)電子，在圓板和圓筒1之間的電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，沿中心軸線沖進(jìn)圓筒1，為使電子運(yùn)動(dòng)到圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運(yùn)動(dòng)方向相同而不斷加速，圓筒長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)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(duì)值為u，周期為T(mén)，電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì)。則金屬圓筒的長(zhǎng)度和它的序號(hào)之間有什么定量關(guān)系？第

n個(gè)金屬圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解方法與選擇方法：分析帶電粒子加速的問(wèn)題，常有兩種思路∶一種是利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式分析;另一種是利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析。選擇：當(dāng)解決的問(wèn)題屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理量時(shí)，適合運(yùn)用前一種思路分析;當(dāng)問(wèn)題只涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場(chǎng)情景時(shí)，適合運(yùn)用后一種思路分析。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解問(wèn)題提出電荷能不能在電場(chǎng)中走出一條我們想要的曲線呢？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解問(wèn)題提出如圖，一帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向以初速度v0

射入電場(chǎng)，若不計(jì)粒子的重力，帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？1.受力分析：僅受豎直向下的電場(chǎng)力做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)2.運(yùn)動(dòng)分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直電場(chǎng)方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解Ld+-------------

+++++++++++

Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角（偏向角）偏移距離（側(cè)移距離或側(cè)移量）如圖，粒子以初速度v0射入電場(chǎng)，求射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y和速度偏轉(zhuǎn)的角度θ。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解Ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y1.飛行時(shí)間：2.加速度：3.豎直分速度：4.豎直分位移：5.速度偏轉(zhuǎn)角：新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解問(wèn)題提出1.初速度相同的帶電粒子，無(wú)論m、q是否相同，只要q/m相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的U、L、d一定：Ld----------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y2.初動(dòng)能相同的帶電粒子，只要q相同，無(wú)論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式Y(jié)Y’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置，電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若金屬平行板豎直放置，電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果電子在電場(chǎng)中既加速又偏轉(zhuǎn)會(huì)怎樣呢？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解加速與偏轉(zhuǎn)ABU1E+F----------+++++++++U2+vyθyvv0v0如圖，若粒子能從極板的右邊緣飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則末速度反向延長(zhǎng)線交于水平位移的中點(diǎn),粒子好像從極板間L/2處沿直線射出一樣。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解問(wèn)題拓展dL/2yv0-qvv0v⊥++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1問(wèn)題拓展：若粒子是從靜止經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速電壓U1加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2發(fā)生側(cè)移y；離開(kāi)電場(chǎng)后，打在熒光屏上形成光斑，光斑距熒光屏中心的距離Y。請(qǐng)結(jié)合前面結(jié)論，推出y與Y的表達(dá)式。-θθ新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解模型構(gòu)建dL/2yv0-qvv0v⊥θθ++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1-粒子的重力去哪了？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解關(guān)鍵突破3.某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定。1.帶電的基本粒子（微觀）：如電子、質(zhì)子、α粒子、正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但不能忽略質(zhì)量）。2.帶電微粒（宏觀）：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解模型延伸新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解生活中還有其他應(yīng)用嗎？新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解

示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。示波器的核心部件是示波管。

在被測(cè)信號(hào)的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解思考與討論1：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間也不加電壓，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解思考與討論2：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比

Yˊ高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解思考與討論3：如果在電極

XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ之間加不變電壓，使Yˊ的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解思考與討論4：如果在XXˊ之間不加電壓，而在YYˊ

之間加按圖示的規(guī)律變化的電壓，在熒光屏?xí)吹降氖裁礃拥膱D形？XˊXYYˊUYtOYˊ隨信號(hào)電壓同步變化，但由于視覺(jué)暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論5：如果在電極YYˊ之間不加電壓，而在

XXˊ之間加不變電壓，使

X的電勢(shì)比Xˊ

高，電子將打在熒光屏的什么位置？新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解-+XˊXˊXXYYˊYˊY電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏思考與討論6：如果在電極

YYˊ之間不加電壓，而在XXˊ之間加不變電壓，使

Xˊ

的電勢(shì)比

X高，電子將打在熒光屏的什么位置？新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解UXt掃描電壓總結(jié)：若

XXˊ

所加的電壓為特定的周期性變化電壓，則亮斑在水平方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)一一掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來(lái)為一條水平的亮線。示波器圖象OXˊXYYˊ新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解思考與討論6：如果在YYˊ之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在

XXˊ之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？ABCDFABCt1DEFt2XˊXYYˊtOUYUXOtABCDEEFt2t1t2t1新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解

如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象。示波器圖象tOUYUXOtXˊXYYˊ新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解【練習(xí)1】（多選）（2022·福建寧德·高二期末）一電子（電荷量大小為e，質(zhì)量為m）由靜止釋放，經(jīng)U1的加速電壓加速后，沿平行于板面方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。如圖所示，兩板相距為d，板長(zhǎng)為l，極板間的電壓為U2。電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角為θ，偏移的距離為y。則下列選項(xiàng)正確的是（）A．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中電場(chǎng)線豎直向上 B．加速電場(chǎng)中左極板電勢(shì)較低C．

D．【正確答案】BC新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解【練習(xí)2】如圖，一帶正電荷的粒子以豎直向上的速度v從P點(diǎn)進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知粒子所受重力與其所受的電場(chǎng)力大小相等。與在P點(diǎn)相比，粒子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)（

）A．電勢(shì)能增加，動(dòng)能不變 B．電勢(shì)能減小，動(dòng)能不變C．重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減小