1.9帶電粒子在電場中的運動課件-高二上學(xué)期物理教科版

帶電粒子在電場中的運動課堂導(dǎo)入

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，常使用醫(yī)用粒子直線加速器產(chǎn)生的高速粒子轟擊癌細(xì)胞，以治療癌癥，其工作原理有兩種：思考：電子在加速器中是受到什么力而加速的？（2）“電子束放射療法”：用被加速的電子轟擊重金屬靶，產(chǎn)生放射線用于醫(yī)學(xué)治療。（1）“質(zhì)子放射療法”：先將質(zhì)子加速到具有較高的能量，再使其攻擊腫瘤，殺死癌細(xì)胞。帶電粒子的加速PART01帶電粒子如電子，質(zhì)子，

粒子，正負(fù)離子等。除非有特殊說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有特殊說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。ABUdE+Fv如圖，一個質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，只在靜電力的作用下由靜止開始從正極板A向負(fù)極板B運動。試計算粒子到達(dá)負(fù)極板時的速度？方法一：動力學(xué)觀點：

主要用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律方法二：能量觀點：

——利用動能定理總結(jié)：粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)。ABUdE+Fv思考：若兩極板間不是勻強電場，該用何種方法求解？若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:能量觀點——動能定理學(xué)以致用

與q成正比

DB

例2、熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。解：由動能定理代入數(shù)據(jù)得：例3、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍MNUd+v與電壓平方根成正比B帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)PART02如圖，一帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向以初速度v0

射入電場，若不計粒子的重力，帶電粒子將做什么運動？1.受力分析：僅受豎直向下的電場力做類平拋運動2.運動分析：v0q、mLd----------+++++++++U++垂直電場方向：勻速直線運動沿電場方向：初速度為零的勻加速直線運動Ld+-------------

+++++++++++

Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角（偏向角）偏移距離（側(cè)移距離或側(cè)移量）如圖，粒子以初速度v0射入電場，求射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和速度偏轉(zhuǎn)的角度θ。Ld--------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y1.飛行時間：2.加速度：3.豎直分速度：4.豎直分位移：5.速度偏轉(zhuǎn)角：課堂導(dǎo)入

加速度：

時間：

速度：

思考1：α與θ哪個大？有何定量關(guān)系？OMN)θ

偏轉(zhuǎn)角：

側(cè)移：

加速度：

時間：

速度：

思考2：粒子射出時，其速度反向延長線與初速度方向交于一點，此點是否為中點？

偏轉(zhuǎn)角：

側(cè)移：

OMN)θ中點？1.初速度相同的帶電粒子，無論m、q是否相同，只要q/m相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場的U、L、d一定：Ld----------+++++++++Uv0q、m++vyθvv0y2.初動能相同的帶電粒子，只要q相同，無論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)推論【例題1】如圖所示,相距為d長度為l的平行板AB加上電壓后,可在A、B之間的空間中產(chǎn)生電場,在A、B左端距AB等距離處的O點,有一電量為+q質(zhì)量為m的粒子以初速度V0沿水平方向(與A、B板平行)射入.不計重力,要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為()A.B.

C.D.AVo+++++++++++++-------------dABOC【例題2】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)入勻強電場。如圖所示，兩板相距為d，板長為l，極板間的電壓為U2。電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)角為θ，偏移的距離為y。則下列選項正確的是（）A．偏轉(zhuǎn)電場中電場線豎直向上 B．加速電場中左極板電勢較低C．

D．【正確答案】BC【例題3】（多選）如圖所示，三個α粒子在同一地點沿同一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)了如圖所示的運動軌跡，由此可判斷（

）A．在B飛離電場的同時，A剛好打在負(fù)極板上B．B和C同時飛離電場C．進(jìn)入電場時，C的速度最大，A的速度最小D．動能的增加值C最小，A和B一樣大ACD示波管的構(gòu)造及原理PART03加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極亮斑熒光屏

電子槍產(chǎn)生高速飛行的電子束

加速電壓

兩端加待顯示的電壓信號，使電子沿Y方向偏移

鋸齒形掃描電壓，使電子沿X方向偏移示波管的構(gòu)造及原理亮斑YY’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置，電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若金屬平行板豎直放置，電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式如果電子在電場中既加速又偏轉(zhuǎn)會怎樣呢？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)電極熒光屏加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏

亮斑

加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏

亮斑

加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏

亮斑

加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏

亮斑

加速電壓

電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏

鋸齒形掃描電壓亮線

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？XˊXYYˊUYtO

亮線

如果YY′上接的待測信號電壓是周期性的，且周期與掃描電壓周期相同，則熒光屏上會顯示待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像

例1：如圖所示的示波管，如果在YY′之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX′之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X′高，在熒光屏上會看到什么圖