2.4帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件-2021-2022學(xué)年魯科版（2019）高中物理必修第三冊(cè)

《2.4帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件-2021-2022學(xué)年魯科版（2019）高中物理必修第三冊(cè)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

第4節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)第2章電勢能與電勢差魯科版（2019版）必修3

11帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)P45粒子電子e質(zhì)子p中子n（不帶電）α粒子（氦核）正電子微粒塵埃油滴1.1粒子的分類和受力特點(diǎn)1.2帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)1.2.1條件合外力為零或合外力與速度在同一直線上1.2.2勻速直線運(yùn)動(dòng)合外力為零比荷（荷質(zhì)比）:q/m

21帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)1.2.3勻加速直線運(yùn)動(dòng)方法1：牛二和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式方法2：動(dòng)能定理合外力與速度方向同一方向

31帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)1.2.4勻減速直線運(yùn)動(dòng)+-200V300V260eV電子拓展：勻變速直線運(yùn)動(dòng)+-200V+-

41帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)例題：如圖所示，平行金屬極板的間距為d.質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場后沿直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到上極板．(1)帶電粒子做的是什么運(yùn)動(dòng)？(2)電場力做功多少？(3)帶電粒子的電性如何？[答案](1)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)mgd(3)帶負(fù)電+-v0變形：(1)帶電粒子做的是什么運(yùn)動(dòng)？(2)帶電粒子的電性如何？

51帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)串列直線加速器回旋加速器

6課后作業(yè)講評(píng)如圖所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管（漂移管A、B、C、D、E）組成，質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在漂移管間被電場加速，加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1×107m/s，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子的電荷量與質(zhì)量之比為1×108C/kg。求相鄰漂移管間的加速電壓。1帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)

72帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)++++++++++??????????板間距d，電壓U，長度Lm，q

82帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)2.1運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析初速度v0，電場力垂直初速度v0方向2.2處理問題方法化曲為直分成兩個(gè)垂直的直線運(yùn)動(dòng)初速度水平向右：勻速直線運(yùn)動(dòng)電場力方向上：初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度a：++++++++++??????????板間距d，電壓U，長度Lm，q重力不計(jì)L=v0·t

92帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)側(cè)移量y：場強(qiáng)方向速度vy：偏轉(zhuǎn)角θ的正切：v0vyvtθ

102帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)v0vvxvyαθθOmqxyULd平拋運(yùn)動(dòng)2個(gè)有用的推論1）速度的反向延長線與初速度的交點(diǎn)是位移的中點(diǎn)；2）速度夾角的正切是位移夾角正切的2倍；

112帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)v0vv0vyyy’=?θm－q★確定總偏移量★確定偏轉(zhuǎn)后的動(dòng)能(或速度)

122帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)P47課本例題講解P47如圖所示，一質(zhì)子水平射入豎直偏轉(zhuǎn)電場中，由于受到豎直方向靜電力的作用，質(zhì)子射出時(shí)將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知質(zhì)子的質(zhì)量m=1.7×10-27kg，電荷量q=1.6×10-19C，射入時(shí)速度v0=2.0×105m/s，極板長l=4.0cm，兩極板間距離d=2.0cm，極板間電壓U=100V，入射方向與極板平行，不考慮重力的影響。求質(zhì)子離開電場時(shí)豎直方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度α

132帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)課后習(xí)題講解如圖所示，真空中有一電子以速度v沿著與電場強(qiáng)度垂直的方向自O(shè)點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場。以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，x軸垂直于電場方向，y軸平行于電場方向，在x軸上取OA=AB=BC，分別自A、B、C點(diǎn)作與y軸平行的線，跟電子的徑跡交于M、N、P三點(diǎn)，求：（1）電子經(jīng)M、N、P三點(diǎn)時(shí)，沿y軸的分速度之比；（2）電子從O點(diǎn)開始每經(jīng)過相等時(shí)間的動(dòng)能增量之比。

142帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)例題1：一束電子流在U＝5000V的電場作用下獲得一定速度后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入兩極板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示，若兩極間距d＝1.0cm，板長L＝5.0cm，那么要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？

15【例2】如圖示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上.整個(gè)裝置處于真空中，不計(jì)粒子重力及其相互作用，那么()A．偏轉(zhuǎn)電場E2對(duì)三種粒子做功一樣多B．三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大C．三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同D．三種粒子一定打到屏上的同一位置2帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)AD

16例題3、如圖所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時(shí)，帶電粒子沿①軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時(shí)，帶電粒子沿②軌跡落到B板中間；設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()A.U1∶U2＝1∶8B.U1∶U2＝1∶4C.U1∶U2＝1∶2D.U1∶U2＝1∶12帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)A

17備選：如圖為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場)，電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn).已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力.(1)求電子穿過A板時(shí)速度的大??；(3)若要電子打在熒光屏上P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施.(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場偏射出時(shí)的側(cè)移量；2帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

18例題1：如圖甲所示，在距離足夠大的平行金屬板A、B之間有一電子，在A、B之間加上如圖乙所示規(guī)律變化的電壓，在t＝0時(shí)刻電子靜止且A板電勢比B板電勢高，則()A．電子在A、B兩板間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B．在足夠長的時(shí)間內(nèi)，電子一定會(huì)碰上A板C．當(dāng)t＝0.5T時(shí)，電子將回到出發(fā)點(diǎn)D．當(dāng)t＝0.5T時(shí)，電子的位移最大3交變電場問題

193交變電場問題例題2如圖甲所示,A和B是真空中正對(duì)且面積很大的平行金屬板,O是一個(gè)可以連續(xù)產(chǎn)生粒子的粒子源,O到A、B的距離都是l.現(xiàn)在A、B之間加上電壓,電壓UAB隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.已知粒子源產(chǎn)生的粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q,產(chǎn)生的粒子在電場力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng).假設(shè)粒子一旦碰到金屬板就附在金屬板上不再運(yùn)動(dòng),且電荷量同時(shí)消失,不影響A、B板的電勢.不計(jì)粒子的重力,不考慮粒子之間的相互作用力.已知上述物理量l=0.6m,U0=1.2×103V,T=1.2×10-2s,m=5×10-10kg,q=1.0×10-7C。（1）在t=0時(shí)刻產(chǎn)生的粒子會(huì)在什么時(shí)刻到達(dá)那個(gè)極板？（2）在t=0到t=T/2這段時(shí)間內(nèi)，哪個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生的粒子剛好不能到達(dá)A板？

203交變電場問題

214用等效法處理帶電體在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題例1、如圖所示，質(zhì)量為5×10-8kg的帶電微粒以v0=2m/s的速度從水平金屬板A、B左端中間水平射入，已知板長L=10cm，板間距離d=2cm。當(dāng)UAB=1000V時(shí)，帶電微粒恰好沿直線穿過板間。UAB為多大時(shí)微粒從極板邊沿飛出?

22例2如圖所示，長L＝0.20m的絲線的一端拴一質(zhì)量為m＝1.0×10－4kg、帶電荷量為q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端連在一水平軸O上，絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度E＝2.0×103N/C.現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面上的A點(diǎn)，然后無初速度地將小球釋放，取g＝10m/s2。求：(1)小球通過最高點(diǎn)B時(shí)速度的大??；(2)小球通過最高點(diǎn)時(shí)，絲線對(duì)小球拉力的大小.4用等效法處理帶電體在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題同一方向的力先加減（求合力），再向心力公式、動(dòng)能定理等；答案：（1）2m/s（2）3×10-3N;

234用等效法處理帶電體在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)注意“力學(xué)最低點(diǎn)”與“幾何最低點(diǎn)”的區(qū)別例3、班級(jí)為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，如圖所示，珠子所受的電場力是重力的四分之三，將珠子從環(huán)上最低點(diǎn)A點(diǎn)由靜止釋放，則：（1）珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少？（2）珠子對(duì)環(huán)的最大壓力是多少？

24【綜合問題】如圖所示，在E＝103的豎直勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MN在N點(diǎn)平滑相接，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑R＝40cm，N為半圓形軌道最低點(diǎn)，P為QN圓弧的中點(diǎn)，一帶負(fù)電q＝10－4C的小滑塊質(zhì)量m＝10g，與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.15，位于N點(diǎn)右側(cè)1.5m的M處，g取10m/s2，求：(1)要使小滑塊恰能運(yùn)動(dòng)到半圓形軌道的最高點(diǎn)Q，則小滑塊應(yīng)以多大的初速度v0向左運(yùn)動(dòng)？(2)這樣運(yùn)動(dòng)的小滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大？4用等效法處理帶電體在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題答案(1)7m/s(2)0.6N