(人教版)高二物理选修3-1 带电粒子在电场中的运动 课件
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【人教版】高中物理选修3-1：1.9《第1课时-带电粒子在电场中的加速和偏转》ppt课件
▪ A．若两板不平行，则v<v0 ▪ B．若A板面积很小，B板面积很大，则
v<v0
▪ C．若A、B两板间的距离很大，则v<v0
▪ D．不论A、B两板是否平行、两板面积
大解小析及：电两容板器间和电距源离相多连，少电v压都保等持于不变v0，根据eU＝
1 2
mv2可知，不论A、B两板是否平行、两板面积大小及两
▪ B．2∶1,3∶2
▪ C．1∶1,3∶4
解析：粒子垂直电场进入做类平抛运动，水平方向x ＝v0t，得tA∶tB＝xA∶xB＝2∶1；竖直方向y＝12at2＝2qmE vx0 2，解得m＝q2Eyvx202，mA∶mB＝4∶3 ，D选项正确．
▪ 答案：D
▪ 1．下列粒子从初速度为零的状态经电压 U的电场加速后，粒子速度最大的是
小为：
a＝mF＝Emq＝mUqd 若一个带正电荷的粒子，在电场力作用下由静止开始
从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为
d，则由公式 v2－v20＝2ax 可求得带电粒子到达负极板时的
速度为 v＝ 2ad＝
2Uq m.
(2)从功能关系角度出发，用动能定理求解． 带电粒子运动过程中，只受电场力作用，电场力做的 功为：W＝qU 根据动能定理有：W＝12mv2－0，解得 v＝ 2mUq.
▪ 答案：BC
▪题 2压加型速，电然带子后进从电入静粒另止子一出个发的电被偏场1 转0强00度问V为的题5电
000 N/C的匀强偏转电场，进入时的速度
方向与偏转电场的方向垂直．已知偏转电
极长6 cm，求电子离开偏转电场时的速
度【及解其析】与进在入加速偏电转场电中获场得时的的动能速度方向之间
的E夹k＝角12m．v20＝qU0
人教版高中物理选修3-1课件第一章第9节带电粒子在电场中的运动
点评：此类问题为类平抛运动的问题，要运用解决曲 线运动的方法．即运用运动的合成与分解的观点，解决较 复杂的曲线运动．解决这类问题的关键是要分析好受力， 弄清两个分运动的性质，再根据运动的等时性、独立性和 运动学规律列方程求解．
变式迁移 如图所示，一束带电粒子(不计重力)，垂直电场线
方向进入偏转电场，试讨论在以下情况中，粒子应具备 什么条件，才能得到相同的偏转距离y和偏转角度θ.(U、d、 l保持不变)
W＝12mc2＝12×9.11×10－31×(3×108)2 J ＝4.10×10－14 J 根据电势差与电场力做功的关系 W＝qU 有 U＝We ＝41..1600× ×1100－ －1149 V＝2.56×105 V 因此，所需的电压为 2.56×105 V.
答案：2.56×105 V
二、带电粒子在电场中的偏转
(1)进入偏转电场的速度相同； (2)进入偏转电场的动能相同； (3)先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场．
解析：带电粒子在水平方向运动：
l＝v0t①
vx＝v0② 在竖直方向运动：y＝12 qmUdt2③ vy＝qmUdt④ 由①③得：y＝12mqUdvl220， 由②④得：tanθ＝vvyx＝mqdUvl20
的偏转角度总是相同的．
(2)粒子从偏转电场中射出时偏移量
y＝21at2＝12·qdUm1·(vl0)2，
作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电 场边缘的距离为x，则
qU1l2 x＝tany θ＝2qdUm1vl20＝2l ④
mv20d
由④式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像 是从极板间的l/2处沿直线射出似的．
1．运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场 线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成 90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．
高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)
可能质量不同，因而它们在电场中的加速 度可以互不相同，这是静电场与重力场的 重要区别。
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器，可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管，如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子，前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧 光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ A ）
A．极板x应带正电，极板y应带正电 B．极板x′应带正电，极板y应带正电 C．极板x应带正电，极板y′应带正电 D．极板x′应带正电，极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示，如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压，在XX′之间加上图(b) 所示电压，荧光屏上会出现的波形是（ C ）
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由
l ＝ v0t 可求得：t=l/v0 代入数据得：y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
（2）偏转角度θ如图所示，由于电子在平行 于板面的方向不受力，
它离开电场时，这个方
向的分速度仍是v0， 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e＝1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动，下列对电子的描述中正确的是 （ ABD） A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化，在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化， 则在荧光屏上会看到的图形是（ B ）
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器，可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管，如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子，前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧 光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ A ）
A．极板x应带正电，极板y应带正电 B．极板x′应带正电，极板y应带正电 C．极板x应带正电，极板y′应带正电 D．极板x′应带正电，极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示，如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压，在XX′之间加上图(b) 所示电压，荧光屏上会出现的波形是（ C ）
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由
l ＝ v0t 可求得：t=l/v0 代入数据得：y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
（2）偏转角度θ如图所示，由于电子在平行 于板面的方向不受力，
它离开电场时，这个方
向的分速度仍是v0， 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e＝1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动，下列对电子的描述中正确的是 （ ABD） A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化，在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化， 则在荧光屏上会看到的图形是（ B ）
人教版高中物理选修3-1：带电粒子在电场中的运动_课件3
1。经过时间t，速度、位移 2。粒子电势能、动能的变化 3。到达右板时的动能及速度 4.如果不是匀强电场，上面各式还适用吗？
小球在重力、电场力下的曲线 运动
+
小球做曲 线运动的 原因
+
qE
v0
mg
+
-
E
a
b
U
a= F/m=qu/md
q
匀加速直线运动
+
+
v0
E
- vt= v0 +at; s= v0t+ at2/2
a
b
v
2 t
v02
2as
d
1 2
m vt2
1 2
m v02
qu
小球从静止在重力、电场力下的直 线运动
分析小球的合力
+
qE
F mg +
a
-
E b
带电粒子在匀强电场中加速
F=qE= qu/d ; v0=0 a= F/m=qu/md
P
Y
O’’ x
屏
Y答案 Y y
l L l
2
2
Y
(l 2
L)
y l
(l 2
L)
ql m dv02
U
2
示波管
示波管的电极
示波管的结构
电子-枪：-+
加速发射电子
荧光屏
-
-
y
x
y'
x'
+ + YY’ 电极： XX’ 电极：
使电子在竖直 使电子在水平
方向偏转
小球在重力、电场力下的曲线 运动
+
小球做曲 线运动的 原因
+
qE
v0
mg
+
-
E
a
b
U
a= F/m=qu/md
q
匀加速直线运动
+
+
v0
E
- vt= v0 +at; s= v0t+ at2/2
a
b
v
2 t
v02
2as
d
1 2
m vt2
1 2
m v02
qu
小球从静止在重力、电场力下的直 线运动
分析小球的合力
+
qE
F mg +
a
-
E b
带电粒子在匀强电场中加速
F=qE= qu/d ; v0=0 a= F/m=qu/md
P
Y
O’’ x
屏
Y答案 Y y
l L l
2
2
Y
(l 2
L)
y l
(l 2
L)
ql m dv02
U
2
示波管
示波管的电极
示波管的结构
电子-枪：-+
加速发射电子
荧光屏
-
-
y
x
y'
x'
+ + YY’ 电极： XX’ 电极：
使电子在竖直 使电子在水平
方向偏转
人教版高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题直线运动课件(共25张PPT)
5．如图所示，AB与电场线夹角为θ=370。已知带电微粒的质 量m=1.2×10-7kg，电荷量q=+1.0×10-10C，A、B相距 L=3m(g=10m/s2)。要使微粒从A点沿直线运动到B点。试求：
（1）电场强度的大小和方向 （2）微粒进入E电=场1.6时×的10最4N小/m，向左
速度是多大？ v=10m/s
上通过的路程和物体与斜面下端 弹性板碰撞的次数。（g=10m/s2）
S=40m，碰撞6次
10．如图(a)所示，两个平行金属板P、Q竖直放置，两板间加上如图 (b)所示的电压。t=0时，Q板比P板电势高5V。此时在两板的正中央M 点有一个电子，速度为零，电子在电场力作用下运动，使得电子的 位置和速度随时间变化。假设电子始终未与两板相碰，在0＜t＜ 8×10-10s的时间内，这个电子处于M点的右侧，速度方向向左且大小
2.涉及时间t和位移x（不涉及末速度v），利用牛顿第二定
律:F合=ma和位移公式x=v0t+
1 2
at2
组成方程组解题。
3.涉及时间t和末速度v（不涉及位移x），利用动量定理:
F合t=mv=mv0 解题。
4.涉及位移x和末速度v（不涉及时间t），利用动能定理:
W1+
W2+
W3+…
…=
1 2
mv2-
1 2
运动中所受阻力的大小恒为f。
（1）如果在某一方向上加一定大小的匀强电场后，能保证微 粒将沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值 （2）若加上大小一定，方向水平向左的匀强电场，仍能保证 微粒沿v0方向做直线运动，并经过一段时间后又返回o点，求 微粒回到o点时的速率
【解析】 （1）能保证微粒将沿v0方向做直线运动，只要在垂直运 动方向上合力为零，因此最小电场力 与运动方向垂直。微粒受力如图所示。 qE=mgcosθ，E=mgcosθ/q
物理：1.9《带电粒子在电场中的运动》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
仪器自身产生的锯齿形电压 荧 光 ，在
屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象 屏上就会出现按 偏转电压规律变化的可视图象. 偏转电压规律变化的可视图象
一、带电粒子的加速 1．受力分析：因带电粒子(电子、质子、α粒子 受 ．受力分析：因带电粒子 电子 质子、 粒子 电子、 粒子)受 到的重力远远小于电场力， 到的重力远远小于电场力，所以讨论带电粒子在电场中 运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、 运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则 不可忽略重力， 不可忽略重力，在分析这类问题时只需求电场力与重力 的合力就可以了. 的合力就可以了
(3)偏转角度：tanθ＝ 偏转角度： 偏转角度 ＝
四、示波管的原理 1．构造 ． 示波管是示波器的核心部件， 示波管是示波器的核心部件 ， 外部是一个抽成真 空的玻璃壳，内部主要由 电子枪由发 射电 子的灯 丝 、 ( 由发射电 空的玻璃壳， 加速电极组成)、 加速电极组成 、 YY′组成 和 组成)和 组成 偏转电极 (由偏转电极 由偏转电极XX′和偏转电极 由偏转电极 和偏转电极
第九节 带电粒子在电场中的运动
学习目标： 掌握带电粒子在电场中加速和偏转 学习目标 ： 1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转 所遵循的规律. 所遵循的规律 2．知道示波管的主要构造和工作原理. ．知道示波管的主要构造和工作原理 重点难点： 重点难点 ： 应用动力学的观点和功能关系来分析 带电粒子在电场中的加速和偏转问题. 带电粒子在电场中的加速和偏转问题 易错问题： 易错问题 ： 何时考虑带电粒子在电场中运动时的 重力. 重力
一、带电粒子 1．带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小， ．带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小， 静电力，故重力可以忽略. 重力 远小于 静电力，故重力可以忽略 2．带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是 ． 加速和偏转. 加速和偏转
高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)
at
eU md
l v0
tan
v v0
eUl mdv02
0.12
2020/6/11
10
带电粒子在匀强电场中的运动，与重物在重力场中的运动相 似，有时像自由落体运动， 有时像抛体运动，依初速度是
否为零而定。不过，重物在重力场中受到的力跟质量成正 比， 因此不同质量的物体具有相同的加速度g。但是带电 粒子在电场中受到的力跟它的电荷量 成正比，而电荷量相
l代＝入v数0t 据可得求y：得y：12=0ta=.t3l2/6vc0m
即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
2020/6/11
9
（2）偏转角度θ如图所示，由于电子在平行于板面的方向不 受力，
它离开电场时，这个方
向的分速度仍是v0，
而垂 直于板面的分速度是
离开电场时的偏转角度 θ 可由下式确v定
2020/6/11
7
例题 2 如图所示，两个相同极板Y与Y'的长度l=6.0cm，相距 d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子 沿平行于板面 的方向射入电场中，射入时的速度v0=3.0×107m/s。把两 板间的电场
看做匀强电场。
求电子射出电场 时
沿垂直于板面方向
偏移的距离 y 和偏转的角度 θ。
此可以测定油滴所带的电荷量。
2020/6/11
5
【解析】
电子的质量 m=0.9×10 -30kg和电子的电荷量
e＝1.6×10-19C
由动能定理可得：
eU 1 mv2 0 2
v 2eU 3.0107 m / s m
2020/6/11
6
带电粒子的偏转 如图所示，在真空中放置一对金属板 Y 和 Y'，把两板接到
人教版高中物理选修3-1《带电粒子在电场中运动》课件
v＝at 联立解得 v＝
2qU m
a＝
.
md
知识总结
1.带电粒子的分类及受力特点：
(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑 重力. (2) 带电小球、带电油滴、带电颗粒等，一般都不能忽略 重力.
2.分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法
(1)利用牛顿第二定律和运动学公式，只能用来分析带电粒 子的匀变速运动. (2)利用动能定理，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用.
• 即学即用：
• 1、 × √ × × • 2、 eU md
2eU 2 v0 ＋ m
一、带电粒子在电场中的直线运动
例1 如图1所示，平行板电容器两板间的距离为d，电 势差为U.一质量为m、带正电荷为q的α粒子，在电场 力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动. (1)比较α粒子所受电场力和重力的大 小，说明重力能否忽略不计(α粒子质 量是质子质量的4倍，即mα＝ 4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的 2倍). 图1
(1)小球到达小孔处的速度大小；
由v2＝2gh，得 v＝ 2gh .
(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； 由牛顿第二定律得：mg－qE＝ma 由运动学公式知：0－v2＝2ad mgh＋d 整理得E＝ qd 由U＝Ed，Q＝CU， mgh＋dC 得电荷量Q＝ . q
(3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间.
9 带电粒子在电场中的运动
学习目标：
• 1.会利用牛顿运动定律和运动学公式分 析带电粒子在电场中的加速或减速直线 运动问题。 • 2.会利用功能观点，分析带电粒子在电 场中的加速或减速直线运动问题。 • 3.会分析带电粒子在交变电场中的直线 运动。
自主预习梳理
2qU m
a＝
.
md
知识总结
1.带电粒子的分类及受力特点：
(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑 重力. (2) 带电小球、带电油滴、带电颗粒等，一般都不能忽略 重力.
2.分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法
(1)利用牛顿第二定律和运动学公式，只能用来分析带电粒 子的匀变速运动. (2)利用动能定理，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用.
• 即学即用：
• 1、 × √ × × • 2、 eU md
2eU 2 v0 ＋ m
一、带电粒子在电场中的直线运动
例1 如图1所示，平行板电容器两板间的距离为d，电 势差为U.一质量为m、带正电荷为q的α粒子，在电场 力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动. (1)比较α粒子所受电场力和重力的大 小，说明重力能否忽略不计(α粒子质 量是质子质量的4倍，即mα＝ 4×1.67×10－27 kg，电荷量是质子的 2倍). 图1
(1)小球到达小孔处的速度大小；
由v2＝2gh，得 v＝ 2gh .
(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； 由牛顿第二定律得：mg－qE＝ma 由运动学公式知：0－v2＝2ad mgh＋d 整理得E＝ qd 由U＝Ed，Q＝CU， mgh＋dC 得电荷量Q＝ . q
(3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间.
9 带电粒子在电场中的运动
学习目标：
• 1.会利用牛顿运动定律和运动学公式分 析带电粒子在电场中的加速或减速直线 运动问题。 • 2.会利用功能观点，分析带电粒子在电 场中的加速或减速直线运动问题。 • 3.会分析带电粒子在交变电场中的直线 运动。
自主预习梳理
2021年高中物理选修3-1课件：1.9带电粒子在电场中的运动(一)课件
图1
图2
① 在加速电场中：qU 1 mv2 在真空管中：L vt1 2
q L2 m 2Ut12
例题：(07·重庆) 如图2，让离子飞越AB后进入场强为E(方 向如图)的匀强电场区域BC，在电场的作用下离子返回B 端，此时，测得离子从A出发后飞行的总时间t2，(不计离 子重力)(1)忽略离子源中离子的初速度:①用t1计算比荷； ②用t2计算比荷。
3、重要结论⑴ l
由相似三角形得
v0
l/2
l
y v0
2 v0
vy
y
v
vy
末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好
在v0方向位移的中点。
3、重要结论⑵：tan 2tan
tan
y l
x
2
α
θ
tan y
l
带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中加速
二、带电粒子在电场中偏转
三、加速和偏转一体
_加速+
带电粒子在电场中的运动
带电粒子在电场中受到电场力作用，所以 产生加速度，速度的大小和方向都可能发生变化。 利用电场来改变或控制带电粒子的运动，是在电子 仪器设备中常用的方法和手段。
对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度 来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看， 遵循能的转化和守恒定律。一般情况下，电场对 带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的 作用：一是使带电粒子加速，二是使带电粒子偏转。
带电粒子的侧移和偏转角由加速电场和偏转电场的
属性决定，而与粒子的质量、电荷量无关。
例与练
1、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止 开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间 的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真
人教版 高二物理 选修3-1 第一章 第9节 带电粒子在电场中运动%28共19张PPT%29
U2L2 4dU1
tan qU 2 L LU 2
mdv02 2dU1
思
-+
vy φ
+ + + + + +y
v0
考 题
-mq
U2
v0
- - U1
-L -
-
-
让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物
经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电
场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通
U 2L2 4dU1
四、示波器的原理
1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。 2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。
四、示波器的原理
产生高速飞 锯齿形扫 行的电子束 描电压
使电子沿x 方向偏移
待显示的 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
3.原理
已知：U1、l、YY׳偏转电极的电压U2、板间距d 、
结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入 匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。
粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀 加速运动
三、 加速和偏转一体
vy
_+ + + + + + + φ
v0
-q
y
m
U2
v0
U1
--
v0
2qU1 m
----
L
y
qU2 2md
L2 v02
l
二. 带电粒子在电场中的偏转
+++++++++++