2022-2023學年人教版必修第三冊 10.5 帶電粒子在電場中的運動 課件（20張）

帶電粒子在電場中的運動552中國散裂中子源包括一臺直線加速器、一臺快循環(huán)同步加速器、一個靶站，以及一期三臺供科學實驗用的中子散射譜儀。 主要原理是通過離子源產(chǎn)生負氫離子，利用直線加速器加速到80MeV，之后將負氫離子經(jīng)剝離作用變成質(zhì)子后注入到一臺快循環(huán)同步加速器中，將質(zhì)子束流加速到16億eV的能量，相當于0.9倍光速.3一、帶電粒子在電場中的加速 真空中有一對平行金屬板間距為l，兩板電勢差為U.質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由靜止開始運動.計算到達負極板的速度.4U+—l問題1：兩板間是什么電場？受力有何特點？問題2：板間場強是多大?粒子加速度是多少?問題3：粒子到達負極板速度是多大？問題4：靜電力做多少功？粒子到達負極板動能是多少？速度是多大？5U+—l解法一：運動學公式兩板間距為l，電荷在電場中做勻變速運動.根據(jù)牛頓第二定律 U/l·q=ma速度位移公式v2=2adU/l·q=mal=1/2·at2v=at6U+—v=√2Uq/m解法二：動能定理解：忽略粒子重力，由動能定理， 1/2mv2=Uq解得v=√2Uq/m7U+—問題5：若板間是非勻強電場，兩板電壓不變。粒子到達負極板速度是多大？問題6：動能定理相對于運動學公式有何優(yōu)越性？8U+—l【例題1】教材44頁【例題1】9甲乙二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)兩平行金屬板接在電壓為U的電源正、負極上.板長為l，兩板間距為d.電荷q、質(zhì)量為m，以速度v0沿中間連線方向進入電場.(1)受力有何特點？如何運動?(2)電場中運動時間是多少?(3)離開電場時的速度(大小和方向)?(4)離開電場時沿電場方向偏轉(zhuǎn)距離？(5)離開電場后帶電粒子做什么運動?10——————++++++v0y電荷在電場中運動時間為tl=v0t沿電場方向：U/d·q=ma解得a=Uq/(md)偏轉(zhuǎn)位移y=1/2·at2=Uql2/(2mdv02)v⊥=at=Uql/(mdv0)偏轉(zhuǎn)角度tanθ=v⊥/v0=Uql/(mdv02)v2=v02+v⊥211——————++++++v0y【例題2】如圖，電子以v0=2.4×107m/s速度進入平行金屬板，偏轉(zhuǎn)電壓U=160V，板長l=4.0cm，間距d=1.0cm.在金屬板右側(cè)相距L=18cm處有一熒光屏.求(1)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏距OP'；(2)電子打在熒光屏

上的偏距OP。12L=18cmv0OP'P解(1)電子在電場中運動時間t=l/v0=1.7×10-9sU/d·e=ma解得a=2.9×1015m/s2偏距OP'的距離s=1/2·at2=0.42cm(2)離開偏轉(zhuǎn)電場的豎直分速度v⊥=at=4.9×106m/s電子離開偏轉(zhuǎn)電場打到熒光屏上時間為t'=L/v0=7.5×10-9sOP=OP'+P'P=s+v⊥t'=4.1cm13L=18cmv0OP'P解法二：利用推論將電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度反向延長，延長線過水平位移中點.OP/(L+l/2)=v⊥/v0解得OP=4.1cm14L=18cmv0OP'P三、示波管的原理甲示波管的結(jié)構(gòu)乙熒光屏(甲圖中從右向左看)示波管原理圖15問題討論：1.XX'和YY'均不加電壓2.XX'不加電壓，YY'加電壓16(1)UYtO(2)UYtO(4)UYtO(3)UYtOXYX'Y'3.XX'加電壓，YY'不加電壓17(1)UXtO(2)UXtO(4)UXtO(3)UXtOXYX'Y'4.YY'加正弦電壓，XX'加不變電壓(1)X正，X'負18UXtOUYtOXYX'Y'UYtOUXtO(2)X負X'正5.YY'加正弦電壓XX'加鋸