成才之路2011物理选修3-1第1章第9节带电粒子在电场中的运动(精品课件)

m＝0.91×10－30kg，所以W＝qU＝1.6×10－19×22.5×103J＝
3.6×10－15J 电场力做正功，电势能就一定减少了，那么减少的电 势能也为3.6×10－15J. 减少了的电势能转化为电子的动能，那么 所以
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※
走 出 误 区
知道示波管的构造和基本原理
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第一章
静电场
带电粒子在电场中受静电力作用，我们可以利用电场 来控制粒子，使它加速或偏转．如图所示是示波器的核心部
件——示波管．
第3s和第5s内的位移，故D对．所以答案为BD.
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答案：BD
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第一章
静电场
(1)运动状态分析：带电粒子以速度v0 垂直于电场线方 向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速
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第一章
静电场
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第一章
静电场
理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分 ※※ 析解决加速和偏转问题．
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第一章
静电场
(1)主要构造：电子枪、偏转电极、荧光屏． (2)原理：XX′电极使电子束作横向(面向荧光屏而言)的
水平匀速扫描，YY′电极使电子束随信号电压的变化在纵向
作竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了随时间而展开 的信号电压的波形．显然，这个波形是电子束同时参与两个 相互垂直的分运动合成的结果．
第一章
静电场
两平行金属板间有一匀强电场，不同的带电粒子 都以垂直于电场线方向飞入该匀强电场(不计重力)，要使这
些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具有
的条件是 A．有相同的动能和相同的荷质比 B．有相同的动量和相同的荷质比 C．有相同的速度和相同的荷质比 D．只要有相同的荷质比就可以 ( )
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第一章
静电场
答案：BC
点评：带电粒子在电场中，既可加速运动，也可减速
运动．作减速运动时，电场力做负功，是动能转化为电势能 的过程．
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第一章
静电场
解析：根据题意作出带电粒子在交变电场中的运动的v
－t图象，如图所示．由图可知在0～1s内与1～2s内的加速度
大小相等方向相反，故A错．微粒速度方向一直为正，始终 沿一直线运动，B对，C错．阴影部分面积为对应的第1s、
板间电势差为U，电子质量为m、电荷量为q，加速后的最大 速度为
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第一章
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2．带电粒子质量为m、电荷量为e，以初速度v0垂直电
场线进入匀强电场，由于静电力的作用，带电粒子将发生偏
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第一章
静电场
解析：在电视机显像管中，从阴极发出的电子经高压
加速，以足够的能量去激发荧光屏上“像素”发光，又经扫
描系统使电子束偏转，根据信号要求打到荧光屏上适当位置， 就形成了图像．由于电子的电荷量q＝－1.6×10－19C，质量
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第一章
静电场
若m、q各不相同的带电粒子从静止经过同一电场加速
(加速电压为U加)，再进入同一偏转电场(偏转电压为U偏)，则 其偏移量y和偏转角θ各为多少？有何特点？
第一章
静电场
(1)运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进
入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，作 匀加速(或匀减速)直线运 其加速度为 (2)功能观点分析：带电粒子动能的变化量等于电场力 做的功(适用于一切电场)．
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况下，要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返回，
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第一章
静电场
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A．使带电粒子的初速度变为v0/2 B．使A、B板间的电压增加到2U C．使初速度v0和电压U都减小到原来的一半 D．使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍
速度不为零的匀变速运动．如果是非匀强电场中，加速度变
化，带电粒子做非匀变速直线运动．
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第一章
静电场
(2009·山东实验中学)一个带正电的微粒放在电场中， 场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示．带电微粒只 在电场力的作用下，在t＝0时刻由静止释放．则下列说法中 正确的是 ( )
的是，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量． 是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定．(1)基 本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确 的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)；(2)带电 颗粒：如液滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以 外，一般都不能忽略重力．
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第一章
静电场
粒子离开电场时的偏转距离
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离开电场时的偏转角φ：
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第一章
静电场
特别提醒：
对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理
求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及到方 向问题，必须采用把运动分解的方法．
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第一章
静电场
在图所示的装置中，A、B是真空中竖直放置的两 块平行金属板，它们与调压电路相连，两板间的电压可以根
据需要而改变．
当两板间的电压为U时，质量为m、电量为－q的带电 粒子，以初速度v0 从A板上的中心小孔沿垂直两板的虚线射 入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力的情 可以采用的办法是( )
转．若偏转电场的极板长为l，板间距离为d，偏转电势差为 U，则粒子离开电场时的偏转距离 偏转角度为θ，
则
3．示波器的核心部件是示波管，示波管是真空管，主 要由三部分组成，这三部分分别是： 电子枪、偏转电极、 荧光屏 ．
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第一章
静电场
解析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场后，
沿电场线方向作初速为零的匀加速运动，在垂直于电场线方
向作匀速运动(该方向上带电粒子不受力)．设金属板长为L，
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第一章
静电场
误区1：在对带电粒子的加速或偏转问题的讨论中，经
常会遇到是否考虑重力的困惑． 点拨：若在所讨论的问题中，带电粒子受到的重力远
远小于电场力，即mg≪qE，则可忽略重力的影响．要指出
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第一章
静电场
解析：带电粒子进入电场后做匀减速直线运动，加速
度大小为
，其中d是A、B板间的距离．
带电粒子进入电场中的位移为
由此式可见：①当v0 变为原来的1/2时，位移为原来的 1/4；②当U变为原来的2倍时，位移为原来的1/2；③当v0与 U同时变为原来的1/2时，位移为原来的1/2；④当v0与U同时 变为原来的2倍时，位移为原来的2倍．
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第一章
静电场
A．微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同
B．微粒将沿着一条直线运动
C．微粒做往复运动 D．微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同
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度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．
(2)运动的分析处理方法：应用运动的合成与分解知识，题 用类似平抛运动的方法分析处理． ①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动． ②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．
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第一章
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①若粒子的初速度为零，则mv2＝qU，
②若粒子的初速度不为零，则
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第一章
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特别提醒：
静止的带电粒子在匀强电场中只受电场力作用将做匀
加速直线运动，如果是匀强电场就跟物体在重力场中的自由 落体运动相似；而当初速度与电场力在一条直线上时，做初
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带电粒子在电场中的运动有什么规律呢？
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第一章
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1．真空中有一对平行板，A板接电源的正极，B板接电 源的负极，两板间形成匀强电场，在两板间若要加速一个电
子，获得最大的速度，该电子应从哪个极板释放？ B板 ．若
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第一章
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在370JRB22彩色显像管中，电子从阴极至阳极通过 22.5kV电势差被加速，试求电场力做的功W＝？电子的电势
能变化了多少？电子到达阳极时的速度v＝？
答案：3.6×10－15J；减少了3.6×10－15J；8.9×107m/s.
两板间电压为U，两板间距为d，粒子进入电场时速度为v，
在电场中运动时间为 ，在离开电场时沿电场线方向上速
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度为vy，则有
，带电粒子离开电场时与
原方向(v方向)夹角，即偏转角θ，如图甲所示tanθ＝
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由上式可知，只有C项正确．
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第一章
静电场
解析：经加速后的速度v0 ＝
故偏移量
偏转角tanθ＝
(与电荷的m、q无关)
题 型 设 计
即偏移量y和偏转角θ均与m、q无关.
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