【課件】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（2019）必修第三冊(cè)+

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，幫助人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。新課導(dǎo)入那么怎樣才能得到高能量（高速度）的粒子了？10.5帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第十章靜電場(chǎng)中的能量解析：

【例題1】如圖所示，真空中平行金屬板A、B之間的距離為d，有一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的正離子位于A板旁，給兩金屬板加直流電壓U，把兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)。求：該粒子從A板由靜止開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)B板時(shí)的速度vB。

法一:利用運(yùn)動(dòng)和力的觀念法二:利用功和能的觀念

電壓U越大，粒子的速度就越大。但電壓不可能很大，所以，就難以獲得足夠大的速度。問題：如圖多個(gè)平行板連接，能否加速粒子？U＋＋＋－－－ABCDEF提出新問題怎么辦？需在平行板之間交流電源多級(jí)直線加速器示意圖U~＋－因帶電粒子要在每個(gè)電場(chǎng)中都做加速，故粒子在每個(gè)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間需跟交變電流周期同步。U0u0-u0tT2Tt多級(jí)直線加速器多級(jí)直線加速器金屬圓筒的長(zhǎng)度是否有講究？【例題2】如圖此時(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，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？分析：由于金屬導(dǎo)體的靜電屏蔽作用，會(huì)使金屬圓筒內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度等于0，電子在各個(gè)金屬圓筒內(nèi)部都不受靜電力的作用，故它在圓筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，在板間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。又因?yàn)榱Ｗ蛹铀倥c極板間的距離無(wú)關(guān)，所以板間距離可以很小，電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì)。U0u0-u0tT2Tt思考：請(qǐng)問粒子在圓筒中運(yùn)動(dòng)時(shí)間與交流電周期的關(guān)系？u0u0-u0tT2Tt

故粒子進(jìn)入第n個(gè)筒后的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理：

思考：能否讓粒子在電場(chǎng)中走出一條我們想看到的去曲線了？二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)如果帶電粒子以初速度v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，該粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？在垂直于電場(chǎng)線方向上不受任何力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在平行于電場(chǎng)線方向，受到靜電力,做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)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)v0q、mLd----------+++++++++U+++vv0yav0q、mLd----------+++++++++U+++v0ya(1)沿初速度方向：(2)垂直于初速度方向：（1）偏轉(zhuǎn)距離：（2）偏轉(zhuǎn)角度：a速度的反向延長(zhǎng)交于水平位移的中點(diǎn)【練習(xí)3】（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．BCY熒光屏光斑X求打在光屏上的距離Y？【練習(xí)4】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 D．重力勢(shì)能增加，動(dòng)能增加B加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極亮斑亮斑熒光屏

電子槍產(chǎn)生電子束

加速電壓

示波管的構(gòu)造三、示波管的原理思考與討論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)電極熒光屏思考與討論思考與討論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，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。-+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？-+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？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

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【練習(xí)4】（2022·湖北·襄陽(yáng)五中模擬預(yù)測(cè)）圖甲