物理人教版（2023）必修第三冊10.5帶電粒子在電場中的運(yùn)動一（共19張ppt）

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10.5帶電粒子在電場中的運(yùn)動（一）

人教版（2023）高中物理（必修第三冊）

第十章靜電場中的能量

第頁課堂導(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：情境與思考思考：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。第頁知識講解帶電粒子如電子，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。

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帶電粒子在電場中的加速

第頁知識講解如圖，真空中兩平行金屬板間距為d，兩板間的電勢差為U，電場可視為勻強(qiáng)電場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的正帶電粒子（重力不計(jì)），在靜電力的作用下由靜止開始從A板向B板運(yùn)動。（1）電子的加速度為多少？（2）電子到達(dá)B板所需時(shí)間為多少？ABUq○+++++++一、帶電粒子在電場中的加速第頁知識講解（3）電子到達(dá)B板時(shí)的速度為多少？注意：兩種方法都能求解，用動能定理更簡便！方法一：根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式方法二：根據(jù)動能定理ABUq○+++++++一、帶電粒子在電場中的加速第頁知識講解（4）增大兩極板間距d，帶電粒子到達(dá)B板時(shí)的速度如何變化？由ΔEk=qU可知，帶電粒子到達(dá)另一極板時(shí)動能的增量，由兩板間的電壓和電荷量決定，與板間的距離無關(guān)（5）在加速問題中，如果兩極板是其他形狀，如圖中所示，加速電場不再均勻，上面的結(jié)果是否仍然適用？為什么？在非勻強(qiáng)電場中，不滿足牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用條件，所以只能應(yīng)用動能定理來求解U一、帶電粒子在電場中的加速第頁學(xué)以致用學(xué)以致用與q成正比與成正比例.下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大()？哪種粒子速度最大()？（其中me=0.91×10-30kg；mH=1.67×10-27kg）A.質(zhì)子B.電子C.氘核D.氦核DB第頁知識講解多級加速問題思考1：如圖多級平行板連接，間隙等寬，能否給電子加速？U＋＋＋－－－123456SEEEEE第頁知識講解思考2：如圖多級平行板連接，間隙等寬，怎樣能給電子加速？U＋－＋－123456SEEEEE＋－－＋－＋~交流電（1）依次穿過極板間隙的速度一樣嗎？（2）穿過極板內(nèi)部做何運(yùn)動？（3）普通交流電的頻率是變化的還是不變的？不變?nèi)舸┻^極板間隙的時(shí)間可忽略，上圖裝置如何改進(jìn)？勻速直線越來越大依次穿過極板內(nèi)部的時(shí)間一樣嗎？越來越少內(nèi)部場強(qiáng)為0要求穿過極板的時(shí)間相等第頁知識講解UOu0-u0tT2TU~＋－思考：若穿過極板間隙的時(shí)間可忽略，則穿過每個極板內(nèi)部的時(shí)間為多少？第頁學(xué)以致用例1.為使電子運(yùn)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(yùn)動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設(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、電壓的絕對值為u，周期為T，電子通過圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì)。則金屬圓筒的長度和它的序號之間有什么定量關(guān)系？第n個金屬圓筒的長度應(yīng)該是多少？解：設(shè)電子進(jìn)入第n個圓筒后的速度為v，根據(jù)動能定理有：∴第n個圓筒的長度為：圓筒長度跟圓筒序號的平方根成正比，

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帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

第頁知識講解真空中水平放置一對平行金屬板，板間距離為d，板長為l，兩板間電勢差為U，板間電場可視為勻強(qiáng)電場。現(xiàn)有一電荷量為-q、質(zhì)量為m的帶電粒子，以水平初速度v0射入平行金屬板間。已知該帶電粒子能射出平行金屬板，不計(jì)粒子重力。1.粒子所受靜電力方向如何？垂直電場和沿電場方向的運(yùn)動性質(zhì)如何？運(yùn)動性質(zhì)如何？與哪種運(yùn)動形式類似？粒子所受靜電力方向與初速度方向垂直；垂直電場方向做勻速直線運(yùn)動，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動；帶電粒子做的是勻變速曲線運(yùn)動；類似于平拋運(yùn)動第頁知識講解2.粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間為多少？3.粒子運(yùn)動的加速度為多少？4.粒子在射出電場時(shí)沿垂直于金屬板方向偏移的距離為多少？5.粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度為多少？yvyv0v第頁知識講解yvyv0v6.粒子在離開電場時(shí)的速度大小為多少7.粒子在離開電場時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角正切值為多少θ8.粒子離開電場后做什么運(yùn)動？粒子不受力，做勻速直線運(yùn)動α第頁學(xué)以致用學(xué)以致用【例】（多選）如圖所示，三個α粒子在同一地點(diǎn)沿同一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)了如圖所示的運(yùn)動軌跡，由此可判斷（）A．在B飛離電場的同時(shí)，A剛好打在負(fù)極板上B．B和C同時(shí)飛離電場C．進(jìn)入電場時(shí)，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課堂檢測第頁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以及在電場中飛行的時(shí)間之比tA∶tB分別為A.1∶1,2∶3B.2∶1,3∶2C.1∶1,3∶4D.4∶3,2∶1√課堂檢測第頁3.如圖所示，兩金屬板與電源相連接，電壓為U