帶電粒子在電場中的運動+課件高二上學期物理魯科版（2019）必修第三冊

2019魯科版必修三第二章電勢能與電勢差第4節(jié)帶電粒子在電場中的運動電子被加速器加速后轟擊重金屬靶時，會產生射線，可用于放射治療。電子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？當帶電粒子受到的重力遠遠小于電場力時，即mg?qE，則可忽略重力的影響．但要注意，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質量．是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定．通常情況下：①基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)；②帶電顆粒：如液滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．1.帶電粒子的重力在受力分析時是否考慮？梳理深化：1.帶電粒子加速思考與交流：如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，接上電壓為U的電池組，在它們之間建立方向水平向右的勻強電場。有一個帶電量為+q，質量為m的帶電粒子（重力不計）在正極板上的小孔處由靜止釋放，在電場中被加速，試分析：1．運動性質：帶電粒子在靜電力的作用下，由靜止開始，將做＿＿＿運動2．電場強度多大？3.加速度多大？4.運動時間多長？5.穿出N極板時的速度多大？6.粒子能否到達右側極板？若不到，滿足條件什么？若能到達，滿足條件又是什么？到達右側極板的速度大小是多少？若電場為非勻強電場，上述各式的結論還成立嗎？如圖10.5-1甲，某裝置由多個橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長度依照一定的規(guī)律依次增加。序號為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個極相連，序號為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個極相連。交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖10.5-1乙所示。在t＝0時，奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為正值，此時位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號為0）中央的一個電子，在圓板和圓筒1之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進圓筒1。為使電子運動到圓筒與圓筒之間各個間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設計必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質量為m、電子電荷量為e、電壓的絕對值為u，周期為T，電子通過圓筒間隙的時間可以忽略不計。則金屬圓筒的長度和它的序號之間有什么定量關系？第n個金屬圓筒的長度應該是多少？知識梳理：2.帶電粒子偏轉利用電場使帶電粒子的運動方向發(fā)生變化，向預期的方向偏轉，是控制帶電粒子運動的另一種常見方式。如圖所示，質量為m、帶電量為q的帶電粒子（粒子重力不計），以初速度V0沿垂直于電場方向進入長為L、間距為d、電壓為U的兩平行金屬板間，試分析該粒子在穿越電場時發(fā)生的運動情況：1．運動性質：帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進入帶電平行板產生的勻強電場中，電場力的方向與初速度的方向＿＿＿，所以粒子的運動類似平拋運動，是一種勻變速＿＿＿運動。2．穿出電場的時間t3.加速度為:4.粒子離開電場時的偏轉角：5.粒子離開電場時的偏轉距離y討論交流：（1）質量分別為m1和m2，電量分別為q1和q2的帶電粒子經過同一加速電場同一偏轉電場后，側位移之比為

．（2）質量分別為m1和m2，電量分別為q1和q2的帶電粒子以同一速度經過同一偏轉電場后，側位移之比為

．（3）質量分別為m1和m2，電量分別為q1和q2的帶電粒子以同一動能經過同一偏轉電場后，側位移之比為

．（4）質量分別為m1和m2，電量分別為q1和q2的帶電粒子以同一動量經過同一偏轉電場后側位移之比為

．（5）帶電粒子從偏轉電場中射出時，末速度與初速度之間的夾角φ（偏向角）的正切為