鲁科版高中物理必修三课件 2.4 带电粒子在电场中的运动.pptVIP

电势能与电势差章二第

第4节带电粒子在电场中的运动

情境导入带电粒子在电场中受到静电力的作用，速度会发生改变。在示波器（图2-16）和直线加速器等设备中，常通过电场来控制带电粒子的运动。这些仪器是怎样控制带电粒子运动的呢？本节将以示波器为例，介绍如何利用电场控制带电粒子的加速和偏转。

利用电场给带电粒子加速，使其达到预定的速度和动能，是控制带电粒子运动的常见方式。

示波器中的电子枪就是通过电场来使电子加速的。如图2-17所示，电子枪中的金属丝在通电加热后，可发射电子（热电子发射）。电子在金属板和金属丝间的电场作用下，经加速后从金属板的小孔中穿出，并获得很高的动能。一、带电粒子加速讲授新课

微观粒子所受静电力远大于重力，通常重力可忽略不计，只考虑静电力对其运动状态的影响即可。若电子质量为m，电荷量的大小为e，金属板与金属丝间所加电压为U，电子刚离开金属丝时的速度近似为零，根据动能定理，静电力做功等于电子动能的增加量，

电子穿过金属板时的动能讲授新课

讲授新课它穿过金属板时的速度显然，通过改变金属板与金属丝间的电压，就可控制电子加速后的动能或速度.

讲授新课在研究原子等领域的问题时，需要带电粒子有很大的动能，因受各种因素限制，加速电压难以提高至理想水平，如果只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要。为解决此问题，科学家设计建造了能多次加速的直线加速器（图2-18）等，从而获得了更高能量的带电粒子。

讲授新课利用电场给带电粒子加速，使带电粒子获得很高的能量，在研究物质本源、放射治疗、食品安全、材料科学等方面都有着重要的应用。

讲授新课利用电场使带电粒子的运动方向发生变化，向预期的方向偏转，是控制带电粒子运动的另一种常见方式。

示波器的核心部件是示波管。图2-19是示波管的结构示意图。二、带电粒子偏转

讲授新课当竖直偏转板、水平偏转板都未加电压时，电子束从电子枪发出后沿直线运动，在荧光屏上产生一个亮斑。如果竖直偏转板加电压，水平偏转板不加电压，电子束经过竖直偏转板时受到竖直方向电场力的作用而发生偏转，使打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移。同样的道理，如果水平偏转板加电压，竖直偏转板不加电压，打在荧光屏上的亮斑则在水平方向发生偏移。

讲授新课示波管在实际工作时，竖直偏转极板间和水平偏转极板间都加上电压，打在荧光屏上的亮斑既能在竖直方向上偏移，也能在水平方向上偏移，亮斑的运动就是在竖直和水平两个方向上运动的合运动。

通常，加在竖直偏转极板上的电压是被研究的信号电压。如果信号电压是周期性的，且与加在水平偏转板的扫描电压周期满足一定的关系时，在荧光屏上就会显示出信号电压随时间有规律变化的图像。

典例精析?

典例精析?分析

典例精析质子在该匀强电场中受到竖直向下的静电力，在竖直方向上做匀加速运动，加速度解?

典例精析在极板间运动的时间解质子离开电场时竖直方向偏移的距离代入数值，得y=0.94cm

典例精析?解代入数值，得α=25.2°带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？讨论

迁移示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。对这类综合性问题，应该怎样解决？请分析并求解以下问题。

一束电子流经U=1500V的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图2-21所示。若两板间距d=2.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？

小节练习1.某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是

A.a点电势高于b点电势

B.a点电场强度小于b点电场强度

C.烟尘颗粒在a点的电势能小于在b点的电势能

D.烟尘颗粒在a点的动能小于在b点的动能

小节练习2.一带正电的液滴以水平向右的初速度进入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则液滴在电场中

A.做直线运动B.做曲线运动

C.速率先减小后增大D.速率先增大后减小

小节练习?

小节练习?

小节练习?