资源简介

第二节 带电粒子在电场中的运动
第二章 静电场的应用
学习目标
1．通过构建模型和科学推理，导出带电粒子在人习强电场中加速运动的速度关系式，理解加速原理；
2．通过科学探究、构建模型和科学推理，导出带电粒子在匀强电场中偏转运动的速度、位规律，理解偏转原理；
3．能用带电粒子在电场中运动的规律分析解决实际问题，提高能力；
4．了解直线加速器和示波管的构造、原理，形成物理观念。
【新课导入】
你家里还有普通彩色电视机吗？
你知道电视机的显像原理吗？
我们要先学习带电粒子在电场中的加速与偏转。
一、带电粒子在电场中的加速
1.装置：如图所示，在真空中安装一对面积较大的平行金属板，并在两板间加上电压 ，两板之间形成了一个匀强电场，在紧靠正极板中间处有一电量为q、质量为m的带正电粒子，重力不计。
2.原理：在电场力的作用下，带电粒子沿电场线
做＿＿＿＿＿运动，到达负极板时的速度v。
(1)从动力学角度分析，由＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，得v＝＿＿＿；
(2)从能量角度分析，由＿＿＿＿＿，得v＝＿＿＿＿。
匀加速直线
????????????=?????????
?
????????=?????????????
?
????????????????
?
????????=????????????????????
?
????????????????
?
二、加速器
1.原理：为了使带电粒子获得较高的能量，最直接的做法是让带电粒子在＿＿＿的作用下不断加速。
2.方法：早期制成的加速器是利用＿＿＿
的电场来加速带电粒子的，为了进一步提高
带电粒子的能量，科学家制成了＿＿＿＿＿。
【解释】设????????=????，第1次加速????????=????????????????????????，第2次加速＿＿＿＿＿＿，第n次加速＿＿＿＿＿＿。
3.应用：加速器广泛应用于＿＿＿、＿＿、＿＿等各个领域。
?
电场力
高电压
直线加速器
????????????=????????????????????????
?
????????????=????????????????????????
?
工农业
医疗
科研
【课堂练习】
1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是(　　)
A.匀速直线运动　　　 B.匀加速直线运动
C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动
2.下列粒子从初速度为零的状态经电压为U的匀强电场后，速度最大的粒子是（ ）
　 A.质子 B.氘核 C. α粒子 　 D.钠离子
A
A
+
m,q
v0=0
U
3.下列两个电荷的电量之比q1∶q2=1∶2，质量之比m1∶m2=2∶1，都只受电场力，在电场中某点A都由静止释放，运动到B点，则两电荷运动到B点的速度大小之比为v1∶v2= 。
B
A
1∶2
【课堂练习】
1.实验现象：电子束垂直
射入电场，运动轨迹会发生
＿＿；当电场方向改变，
＿＿＿＿也会随之改变。
2.运动性质：带电粒子以初速度v0垂直进入电场中，将作＿＿＿运动，
(1)垂直于电场线方向，粒子作 运动；
(2)平行于电场线方向，粒子作 运动。
三、带电粒子在电场中的偏转
偏转
偏转方向
匀速直线
匀加速直线
类平抛
3.运动规律：
(1)运动时间＿＿＿＿＿；
(2)加 速 度＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
(3)偏移距离＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
(4)速度变化＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
(5)偏转角度＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
三、带电粒子在电场中的偏转
????=????????????
?
????=??????=????????????=????????????????
?
????=????????????????????=????????????????????????????????????????
?
????????=????????=????????????????????????????
?
????????????????=????????????????=????????????????????????????????
?
若加速电压为U0，????????????=????????????????????????，
则????=????????????????????????????， ????????????????=????????????????????????。
?
4.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. 1∶1
B. 1∶2
C. 2∶1
D. 1∶4
B
【课堂练习】
【课堂练习】
5. (多选)如图所示，有三个质量相等的小球，分别带正 电、负电和不带电，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点，则( 　　)
A.落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电
B.三小球在电场中运动的时间关系：tC C.三小球到达正极板时动能关系：EkA>EkB>EkC
D.三小球在电场中运动的加速度关系：aA>aB>aC
AB
【课堂练习】
6. 如图，平行金属板长为L，一个带电为＋q、质量为m的粒子以初速度v0紧贴上板垂直射入电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°角，粒子重力不计。求: (1)粒子末速度大小;(2)电场强度;(3)两极间距离d。
解：
(1)粒子的末速度
(2)粒子在电场中的运动时间
沿电场方向的速度
又
，所以场强
(3)两板间距离
四、示波器
1.结构：示波器主要由电子枪、＿＿＿＿和光屏三部分组成。

2.作用：示波器是一种常用的实验仪器，它能显示＿＿、光、＿＿、电流、电压等随时间变化的情况。
3.原理：带电粒子在电场力的作用下＿＿和＿＿。
偏转系统
振动
温度
加速
偏转
3.原理： (1)如果在电极XX′之间不加电压，在YY′之间也不加电压，电子束从电子枪发射后沿＿＿＿＿，在荧光屏上中央产生＿＿；
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
四、示波器
直线运动
亮斑
四、示波器
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
3.原理：(2)只在YY′之间加恒定电压，在XX′之间不加电压，电子束运动过程中受竖直方向上受力而发生＿＿，在荧光屏上靠Y产生＿＿；
偏转
亮斑
四、示波器
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
3.原理：(3)只在XX′之间加恒定电压，在YY′之间不加电压，电子束运动过程中受水平方向上受力而发生＿＿，在荧光屏上靠X产生＿＿。
偏转
亮斑
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
四、示波器
3.原理：(4)如果YY′之间的电压如图所示，而在XX′之间加恒定电压电压， 在荧光屏上产生一条＿＿＿＿。
uy
t
0
竖直亮线
电子枪
偏转电极
-
+
荧光屏
Y
Y’
X
X’
Y
Y’
X
X’
四、示波器
3.原理：(5)如果YY′之间的正弦电压与XX′之间的电压如图所示， 在荧光屏上产生一条＿＿＿＿。
uy
t
0
ux
t
0
正弦曲线

展开更多......

收起↑