【課件】帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)+課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

8第十章靜電場(chǎng)中的能量5.1帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)1能從力和能量的角度分析帶電粒子在電場(chǎng)中的加速問(wèn)題。重難點(diǎn)重點(diǎn)2能運(yùn)用類平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法研究帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題。電子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？帶電粒子在電場(chǎng)中的加速只受靜電力一個(gè)力的作用，電子向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)U+-熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子.在金屬絲和金屬板間加電壓U，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出.設(shè)電子剛離開(kāi)金屬絲時(shí)的速度為零，電子質(zhì)量為m、電荷量大小為e，電子重力不計(jì)。.(如圖)(1)電子加速時(shí)受到幾個(gè)力的作用？電子做什么運(yùn)動(dòng)？

方法一：運(yùn)動(dòng)學(xué)方法二：動(dòng)能定理

復(fù)雜，且只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)簡(jiǎn)單，適用于任何電場(chǎng)U+-(2)求電子到達(dá)正極板時(shí)的速度大小。(用不同的方法求解)1.若兩極板間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)該用何種方法求解？為什么？如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將做變加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)方法不可行；靜電力做功仍然可以用W＝qU求解，動(dòng)能定理仍然可行.2.分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，哪些情況需要考慮重力？哪些情況不需要考慮重力？(1)帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等.這些粒子所受重力和靜電力相比小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力.(但并不能忽略質(zhì)量).(2)帶電體：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.1.如圖所示，P和Q為兩平行金屬板，板間有恒定的電壓，在P板附近有一電子(不計(jì)重力)由靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是A.電子到達(dá)Q板時(shí)的速率與板間電壓無(wú)關(guān)，

僅與兩板間距離有關(guān)B.電子到達(dá)Q板時(shí)的速率與兩板間距離無(wú)關(guān)，

僅與板間電壓有關(guān)C.兩板間距離越小，電子的加速度就越小D.兩板間距離越大，加速時(shí)間越短√極板間的電壓U不變，由E＝

可知，兩板間距離d越大，電場(chǎng)強(qiáng)度E越小，靜電力F＝Ee越小，加速度越小，加速時(shí)間越長(zhǎng)，2.如圖所示，M、N是真空中的兩塊相距為d的平行金屬板。質(zhì)量為m、電荷量大小為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子恰好能到達(dá)N板。如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)距N板

后返回，下列措施中能滿足要求的是(不計(jì)帶電粒子的重力)A.使初速度減為原來(lái)的B.使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍C.使M、N間電壓提高到原來(lái)的3倍D.使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的√帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)如圖，兩個(gè)相同極板的長(zhǎng)度為l，相距d，極板間的電壓為U.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)中，射入時(shí)的速度為v0.把兩極板間的電場(chǎng)看作勻強(qiáng)電場(chǎng).(1)電子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)？

+

平行于極板方向：垂直于極板方向：類平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2)設(shè)電子不與平行板相撞，完成下列內(nèi)容(均用題中所給字母表示)。①電子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間t＝②靜電力方向：加速度a＝離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)垂直于極板方向的分速度vy＝③速度與初速度方向夾角的正切值tanθ＝④離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿靜電力方向的偏移量y＝

+

3.如圖所示，兩金屬板與電源相連接，電壓為U，電子從上極板邊緣垂直電場(chǎng)方向，以速度v0射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，且恰好從下極板邊緣飛出，兩板之間距離為d?，F(xiàn)在保持電子入射速度和入射位置(緊靠上極板邊緣)不變，仍要讓其從下極板邊緣飛出，則下列操作可行的是A.電壓調(diào)至2U，板間距離變?yōu)?d√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(diǎn)水平射入平行板電容器中，不計(jì)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(chǎng)中飛行的時(shí)間之比tA∶tB分別為A.1∶1,2∶3 B.2∶1,3∶2C.1∶1,3∶4 D.4∶3,2∶1√粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則x＝v0t，由于初速度相同，且xA∶xB＝2∶1，所以tA∶tB＝2∶1，5.(多選)如圖所示，一電荷量為q的帶電粒子以一定的初速度v0由P點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，入射方向與電場(chǎng)線垂直。粒子從Q點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)其速度方向與電場(chǎng)線方向成30°角。已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的寬度為d，P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)差為U，不計(jì)粒子重力，設(shè)P點(diǎn)的電勢(shì)為零。下列說(shuō)法正確的是A.帶電粒子在Q點(diǎn)的電勢(shì)能為－qUB.帶電粒子帶負(fù)電√√由題圖可知，粒子所受的靜電力方向向上，與電場(chǎng)方向相同，所以該粒子帶正電，粒子從P到Q，靜電力做正功，W＝qU，則粒子的電勢(shì)能減少了qU，P點(diǎn)的電勢(shì)為零