人教版 (2019)5 帶電粒子在電場中的運(yùn)動示范課ppt課件

這是一份人教版 (2019)5 帶電粒子在電場中的運(yùn)動示范課ppt課件，共33頁。PPT課件主要包含了拋物線，平拋運(yùn)動，初速度，靜電力，示波管，偏轉(zhuǎn)電極，答案B，答案C，學(xué)會審題，答案A等內(nèi)容，歡迎下載使用。
5　帶電粒子在電場中的運(yùn)動
知識點(diǎn)一　帶電粒子在電場中的加速
在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中,常常利用電場來改變或控制帶電粒子的運(yùn)動.利用電場使帶電粒子加速,就是其中一種情況.下圖中展示的是一臺醫(yī)用電子直線加速器.
(1)運(yùn)動狀態(tài)分析:電子(不計重力)沿電場方向射入加速器提供的勻強(qiáng)電場時,若所受靜電力與速度方向 ,則粒子做勻加速直線運(yùn)動;若所受靜電力與速度方向 ,則粒子做勻減速直線運(yùn)動.
(2)若電子在加速器中做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動,已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e,加速器提供電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,加速距離為x,如何求電子的末速度?
知識點(diǎn)二　帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(忽略重力),以初速度v0平行于兩極板進(jìn)入勻強(qiáng)電場.
(1)運(yùn)動狀態(tài)分析:帶電粒子的初速度方向跟電場方向垂直,靜電力方向跟速度方向 同一直線上,帶電粒子的運(yùn)動軌跡將發(fā)生 ,帶電粒子的運(yùn)動軌跡是一條 ,類似 的軌跡.
(2)運(yùn)動規(guī)律分析:對這種帶電粒子運(yùn)動規(guī)律的分析思路,跟分析 是一樣的,即將帶電粒子的運(yùn)動沿初速度方向和靜電力方向進(jìn)行分解.①沿 方向的分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動.②沿 方向的分運(yùn)動為初速度為0的勻加速直線運(yùn)動.
知識點(diǎn)三　示波管的原理
1.結(jié)構(gòu):如圖所示,示波器的核心部件是 ,它由電子槍、 和熒光屏組成,管內(nèi)抽成 .
甲 示波管的結(jié)構(gòu)　 乙 熒光屏(從右向左看)
2.工作原理:如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間和偏轉(zhuǎn)電極YY'之間都沒有加電壓,電子束從電子槍射出后沿直線運(yùn)動,打在熒光屏中心,在那里產(chǎn)生一個 .示波管的YY'偏轉(zhuǎn)電極上加的是待測的 電壓.XX'偏轉(zhuǎn)電極通常接入儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓,叫作 電壓.如果信號電壓是周期性的,并且掃描電壓與信號電壓的周期 ,那么,就可以在熒光屏上得到待測信號隨時間變化的穩(wěn)定圖像了.
1.分析基本帶電粒子在電場中的受力時,有時不考慮重力.(　　)2.帶電粒子僅在靜電力作用下運(yùn)動時,動能一定增加.(　　)3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中不一定沿所受靜電力的方向運(yùn)動.(　　)4.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中無論是做直線運(yùn)動還是做曲線運(yùn)動,均做勻變速運(yùn)動.(　　)5.示波器是用來觀察電信號隨時間變化的情況的電子儀器.(　　)6.示波器的核心部件是電子槍.(　　)
探究一　帶電粒子在電場中的加速問題
如圖所示,在真空中有一對平行金屬板,兩板間電勢差為U.若一個質(zhì)量為m,電荷量為q的負(fù)粒子(重力不計),在靜電力作用下由靜止從負(fù)極板附近向正極板運(yùn)動.
1.帶電粒子做什么運(yùn)動?試從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的角度分析帶電粒子到達(dá)正極板的速度為多大.
2.試從功能關(guān)系角度出發(fā),用動能定理求帶電粒子到達(dá)正極板的速度為多大.
3.上述問題中,兩塊金屬板是平行的,兩板間的電場是勻強(qiáng)電場.如果兩金屬板是其他形狀,中間的電場不再均勻,上面的方法和結(jié)果是否仍然適用?為什么?
答案:仍然適用.因?yàn)椴还苁遣皇莿驈?qiáng)電場,靜電力做功都可以用W=qU計算,動能定理仍然適用.
4.若帶電粒子的初速度為v0,則粒子到達(dá)正極板的速度是多大?
1.帶電粒子的分類及受力特點(diǎn).(1)帶電的基本粒子,如電子、質(zhì)子、α粒子、正離子、負(fù)離子等,通常這些粒子所受重力和靜電力相比要小得多,除非有特別的說明或明確的標(biāo)示,一般都不考慮重力(但并不能忽略質(zhì)量).(2)帶電微粒:帶電小球、帶電液滴、帶電顆粒、帶電塵埃等,除非有特別的說明或明確的標(biāo)示,一般都要考慮重力.某些帶電體,是否考慮重力,需要根據(jù)題目說明或運(yùn)動狀態(tài)來判定.
2.處理帶電粒子在電場中加速問題的兩種思路.
【典例1】下圖為電子槍的工作原理示意圖,金屬絲被加熱后可以發(fā)射電子,發(fā)射出的電子被加速電場加速,穿出金屬板上的小孔后,形成高速運(yùn)動的電子束.其中加熱電源的電壓為E,加速電壓為U.下列說法正確的是(　　)
A.加熱電源的正、負(fù)不能接反B.加速電壓的正、負(fù)不能接反C.加速電場的電場線從金屬絲發(fā)出,終止于金屬板D.電子被加速時,一定是沿著電場線運(yùn)動的
解析:金屬絲被加熱后可以發(fā)射電子,電源的正、負(fù)互換不影響,選項(xiàng)A錯誤;電子加速時,當(dāng)加速電壓正、負(fù)互換,電子不能被加速,選項(xiàng)B正確;電場線從正極板發(fā)出,終止于負(fù)極板,選項(xiàng)C錯誤;金屬板與金屬絲間加速電場的電場線有直線,也有曲線,則電子加速時可能不沿著電場線運(yùn)動,選項(xiàng)D錯誤.
【變式】如圖所示,電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動,到達(dá)B板時的速度為v,保持兩板間的電壓不變,則(　　)
A.當(dāng)增大兩板間的距離時,速度v增大B.當(dāng)減小兩板間的距離時,速度v減小C.當(dāng)減小兩板間的距離時,速度v不變D.當(dāng)減小兩板間的距離時,電子在兩板間運(yùn)動的時間變長
探究二　帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
如圖所示,帶負(fù)電的粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩平行板間的勻強(qiáng)電場中.粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m(不計重力).平行板長為l,兩板間距為d,電勢差為U.
1.粒子在電場中做什么運(yùn)動?同什么運(yùn)動的運(yùn)動特點(diǎn)類似?
答案:粒子的初速度方向與靜電力的方向垂直,且靜電力恒定,故粒子做勻變速曲線運(yùn)動,類似于平拋運(yùn)動.
2.粒子在電場中的運(yùn)動可以分解為哪兩種運(yùn)動?
答案:粒子在初速度的方向上不受力,做勻速直線運(yùn)動;在靜電力方向上,做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動.
3.若粒子能從電場中飛出,粒子的偏轉(zhuǎn)距離y和離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度α的正切值為多大?
【典例2】下圖是示波器的原理示意圖,金屬絲發(fā)射出來的電子被加速后從小孔穿出,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場.設(shè)加速電壓U1=1 640 V,偏轉(zhuǎn)極板長l=4 m,金屬板間距d=1 cm.當(dāng)電子加速后從兩金屬板的中央沿與板平行的方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場.偏轉(zhuǎn)電壓U2為多大時,電子束的偏轉(zhuǎn)距離最大?
1.一個電子僅在靜電力的作用下以一定的初速度v0從A點(diǎn)沿電場線向B點(diǎn)運(yùn)動,如圖所示,若規(guī)定向右的方向?yàn)檎较?
則下列位移—時間或速度—時間圖像中能正確描述電子運(yùn)動情況的是(　　)
2.如圖所示,平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場,一個電子以初速度v1沿平行于板面方向射入電場,經(jīng)過時間t1射出電場,射出時沿垂直于板面方向偏移的距離為y1.另一個電子以初速度v2(v2>v1)仍沿平行于板面
A.t1=t2　　　B.t1>t2 C.y1=y2 D.y1