带电粒子在电场中的运动高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptxVIP

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10.5带电粒子在电场中的运动

复习回顾：

1、什么是电容器，它的作用是什么?

2、什么是是电容器的充放电？

3、什么是电容？电容的定义式是如何定义的？

4、平行板电容器的决定式是什么？

5、如何分析平行板电容器的定压问题？

6、如何分析平行板电容器的定电荷量问题？

目录

CONTENTS

带电粒子的分类

一、带电粒子的分类

1.微观带电粒子：如电子、质子、α粒子、正负离子等。由于它们在电场中所受的电场力远大于重力，所以研究它们在电场中的运动时，重力可以忽略。

2.宏观带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。

3、一般带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。

注：忽略粒子重力不是忽略粒子的质量。

①电子

②氢核

③氘核

④氚核

⑤粒子

4、几种常见粒子及符号

核子

质子P：

中子n：

（1）.原子核的组成

（2）.原子核的表示方法

——元素符号

核电荷数

=质子数=原子序数

质量数

=核子数=质子数+中子数

电荷数Z≠电荷量q

质量数A≠质量m

5、原子核的组成

“电子束放射疗法”：用被加速的电子轰击重金属靶，产生放射线用于医学治疗。

电子在加速器中受到什么力的作用加速？有是如何加速的呢？

带电粒子在电场中的加速

图甲中带正电粒子的受力情况如何？

受到向右的静电力和向下的重力，而重力远小于静电力，故重力可以忽略，这里认为粒子只受静电力。

图甲、乙中两极板间电场有什么区别？

图甲中两极板间的电场是匀强电场，图乙中两极板间的电

场是非匀强电场。

图甲中若粒子无初速度释放，如何

求粒子的末速度？

图乙中若电子无初速度释放

，如何求电子的末速度？

两种求解电子末速度的方法，哪一种适用性更广？

①牛顿运动力学

②功能关系

仅适用于匀强电场

适用于任何电场

B

若板间距离1mm，当电压达到31.35kv，空气被击穿，提高电压是提高速度的有效措施，但存在击穿电压以及安全性，电压不能过高，速度不能达到要求。如何解决？

多级加速器

思考讨论：如何使带电粒子的速度v继续增加，实现多级加速…如图采用多级平行板连接，能否一直加速？

这样改进，是否能实现？

例2.为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第n个金属圆筒的长度应该是多少？

交流

电压

第1次加速，v12-v02=2ad

第2次加速，v22-v12=2ad

…………

解：在相邻圆筒间隙内的加速度为a

n式相加

方法一

得

方法二

例3、医学上对某些癌症可采用质子疗法治疗，该疗法(设备如图)用一定能量的质子束照射肿瘤以杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其在加速电场(可视为匀强电场)中从静止开始被加速到1.0×107m/s。已知质子的质量为1.67×10－27kg、电荷量为1.6×10－19C，加速器加速的直线长度为4m。下列说法正确的是()A．加速过程中质子的电势能增加

B．加速过程中质子的加速度约为2.5×1013m/s2

C．质子加速所需的时间约为8×10－6s

D．加速电场的电场强度约为1.3×105N/C

带电粒子在电场中的偏转

分析粒子的受力，有什么特点？粒子做直线运动还是做曲线运动？

粒子受向上的静电力，受力方向与初速度方向垂直。受力方向与速度方向不共线，粒子做曲线运动。

粒子的运动与我们学过的什么运动类似？如何求解粒子的运动？

平抛运动。用分解法来求解粒子的运动。水平方向粒子不受力，做匀速直线运动；竖直方向粒子受恒定的静电力，做初速度为零的匀加速直线运动。

如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？

1.受力分析：

仅受竖直向下的电场力

做类平抛运动

2.运动分析：

v0

三、带电粒子在电场中的偏转

d

U

v0

q、m

F

v

v0

vy

y

θ

偏转角（偏向角）

偏移距离（侧移距离或侧移量）

如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。

θ

y

1.飞行时间：

2.加速度：

3.竖直分速度：

4.竖直分位移：

5.速度偏转角：

仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而

+

关于位移