高二物理选修3-1《1.9带电粒子在电场中的运动》
选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动
思考题
如两极板间不是匀强电场该 用何种方法求解？为什么？
由于电场力做功与场强是 否匀强无关，与运动路径也 无关，第二种方法仍适用！
一、带电粒子的加速（v0>0)
+q m v0
匀速
+ ++ + + ++ +
E
加速
_ __ __ __ _
v=?
匀速
U
U
例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在 炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金 属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小 孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属 丝射出时的速度为零。
U
1、受力分析:
+ q m F _
水平向右的电场力 F＝Eq=qU/d
d
带电粒子的加速
2、运动分析: 初速度为零，加速度 为 a=qU/md 的向右匀 加速直线运动。
解法二 运用动能定理求解
解法一 运用运动学知识求解
qU 2qU v 2ad 2 d md m
2
v
2qU m
1 qU m v2 2 2q U v m
tan v 2 mdv0 0
类 侧移量 平 vy u q l 抛 tan 偏转角度 2 vx d m v0 运 动 粒子好像是从入射线中点直接射出来的
1 2 1u q l y at 2 2 d m vo
2
结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀
思考题：
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？通过偏 转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。
高中物理教案选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动
教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主 备 人：陈卫东 学科长审查签名：（一）内容及解析1、内容：带点粒子在匀强磁场中的运动分为加速和偏转问题2、解析：加速问题一般用匀变速直线运动规律解答，偏转问题一般用类平抛运动知识解答。
（二）目标及其解析1、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方向的问题．2、知道示波管的构造和基本原理．（三）教学问题诊断分析运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题（四）、教学支持条件分析通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习匀强电场的概念→电场强度的定义→带电粒子在匀强电场中运动时受力分析→练习、小结2、教学情景1．带电粒子的加速(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线 方向进入电场，受到的电场力与运动方向在 上，做 直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动． (2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于 的变化量,等于力做的功.即: 221qU mv =(初速度为零)；2022121qU mv mv -= 此式适用于一切电场． 2．带电粒子的偏转(1)动力学分析：带电粒子以速度v 0 于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做 运动.(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向(X 方向)做速度为v 0的 ．X= ;②沿电场力方向做初速度为零的 ．a y = ;V y = ;Y= .③偏角：==v v yθtan .【典例分析】例1如图1—8—1所示，两板间电势差为U ，相距为d ，板长为L ．—正离子q 以平行于极板的速度v 0射入电场中，在电场中受到电场力而发生偏转，则电荷的偏转距离y 和偏转角θ为多少?例2两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直图1—8— 4 图1—8－5 于极板的方向射出，最远到达A 点，然后返回，如图1—8—3所示，OA＝h ，此电子具有的初动能是 ( )A ．U edhB ．edUhC ．dh eUD ．d eUh例3一束质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以平行于两极板的速度v 0进入匀强电场，如图1—8—4所示．如果两极板间电压为U ，两极板间的距离为d 、板长为L ．设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为 ．(粒子的重力忽略不计)例4如图1—8－5所示，离子发生器发射出一束质量为m ，电荷量为q 的离子，从静止经加速电压U 1加速后，获得速度0v ，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U 2作用后，以速度v 离开电场，已知平行板长为l ，两板间距离为d ，求：①0v 的大小；②离子在偏转电场中运动时间t ；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F ；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度y v ；⑥离子在离开偏转电场时的速度v 的大小；⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y ；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tan θ 【小结】解题的一般步骤是：(1)根据题目描述的物理现象和物理过程以及要回答问题，确定出研究对象和过程．并选择出“某个状态”和反映该状态的某些“参量”，写出这些参量间的关系式．(2)依据题目所给的条件，选用有关的物理规律，列出方程或方程组，运用数学工具，对参量间的函数关系进行逻辑推理，得出有关的计算表达式．(3)对表达式中的已知量、未知量进行演绎、讨论，得出正确的结果．（六）目标检测1．利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________．2．示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．设计意图：检测目标完成情况A 组题1．如图l —8—6所示，电子由静止开始从A 板向B 板运动，当到达B 板时速度为v ，保持两板间电压不变．则图1—8－8( )A ．当增大两板间距离时，v 也增大B ．当减小两板间距离时，v 增大C ．当改变两板间距离时，v 不变D ．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长2．如图1—8—7所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A ．2倍B ．4倍C ．0.5倍D ．0.25倍设计意图：对学生进行基础知识练习B 组题 3．电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出，如图1—8—8所示，现在保持两极板间的电压不变，使两极板间的距离变为原来的2倍，电子的入射方向及位臀不变，且要电子仍从正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的（ ） A ．22 B ．21 C ．2 D ．2 4．下列带电粒子经过电压为U 的电压加速后，如果它们的初速度均为0，则获得速度最大的粒子是 ( )A ．质子B ．氚核C ．氦核D ．钠离子Na ＋设计意图：提高学生对基础知识的学习C 组题5．真空中有一束电子流，以速度v 、沿着跟电场强度方向垂直．自O 点进入匀强电场，如图1—8—9所示，若以O 为坐标原点，x 轴垂直于电场方向，y 轴平行于电场方向，在x 轴上取OA ＝AB ＝BC ，分别自A 、B 、C 点作与y 轴平行的线跟电子流的径迹交于M 、N 、P 三点，那么：(1)电子流经M ，N 、P 三点时，沿x 轴方向的分速度之比为 ．(2)沿y 轴的分速度之比为 ．(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为 ．6．如图1—8—10所示，—电子具有100 eV 的动能．从A 点垂直于电场线飞入匀强电场中，当从D 点飞出电场时，速度方向跟电场强度方向成1 500角．则A 、B 两点之间的电势差U AB ＝ V ．设计意图：提高部分学生的的能力教学反思：图1—8－7 图1—8－9 图1—8—10小课堂：如何培养学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。
人教版高二物理选修3-1--1.9带电粒子在电场中的运动(共30张ppt)
形成稳定且水平的亮线
若只在YY´电极间加信号电压
U
Um sin
2
T
t
呢?
y'
y'm sin
2
T
t
怎样在荧光屏上显示信号电压的正弦波形？
刚好能到达N板；如果要使这个带电粒子能够到
达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满
足要求的是：（ B ）
A、使初速度减半
M
N
B、使M、N间电压加倍
C、使M、N间电压提高到4倍
D、使初速度和M、N间的电压都加倍
U
变式.如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B
板时速度为v,保持两板间电势差不变,则 CD
如果 y互不相同
如果 y 相同
会分为三股
不会分为三股
比较离子是否以 相同偏角φ 射出
如果φ互不相同
如果φ 相同
会分为三股
不会分为三股
让一价氢离子、一价氦离子和二 价氦离子的混合物由静止开始经过同 一加速电场加速，然后在同一偏转电 场里偏转，它们是否会分为三股？请 说明理由。
答案：不会分为三股。
带负电的小球静止在水平放置的平行板电 容器两板间，距下板h=0.8cm,两板间的电 势差为300V,如果两板间电势差减小到60V, 求带电小球运动到极板上时的速度? 0.36m/s
示波管的原理
构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。 管内抽成真空。
只在YY´电极间加偏转电压Ｕ 信号电压
y
1 2
•
qU md
•
l v0
2
y' y
L l
l 2
2
U y'
ql mv 02d
【高中物理】高中物理新课标版人教版选修3-1：1.9-带电粒子在电场中的运动
教学设计整体设计教学目标(一)知识与技能1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。
2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3．知道示波管的主要构造和工作原理。
(二)过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。
(三)情感态度与价值观1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
教学重点难点带电粒子在电场中的加速和偏转规律，带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
教学过程(一)复习力学及本章前面相关知识要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。
(二)新课教学1．带电粒子在电场中的运动情况(平衡、加速和减速)(1)若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F ＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。
例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？分析：带电粒子处于静止状态，∑F ＝0，qE ＝mg ，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。
又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。
(2)若∑F ≠0(只受电场力)且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。
(变速直线运动)◎打入正电荷(如图)，将做匀加速直线运动。
设电荷所带的电荷量为q ，板间场强为E电势差为U ，板距为d ，电荷到达另一极板的速度为v ，则电场力所做的功为：W ＝qU ＝qEL粒子到达另一极板的动能为：E k ＝12mv 2由动能定理有：qU ＝12mv 2(或qEL ＝12mv 2对恒力) 若初速为v 0，则上面各式又应怎么样？让学生讨论并列出。
若打入的是负电荷(初速为v 0)，将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何？请学生讨论，并得出结论。
请学生思考和讨论课本P 33问题分析讲解例题1。
(详见课本P 33)【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F ≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？(曲线运动)——引出2．带电粒子在电场中的偏转(不计重力，且初速度v 0⊥E ，则带电粒子将在电场中做类平抛运动)复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。
选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动
如图所示,相距为 长度为 的平行板AB加上电 如图所示 相距为d长度为 的平行板 加上电 相距为 长度为l的平行板 压后,可在 可在A、 之间的空间中产生电场 之间的空间中产生电场,在 、 压后 可在 、B之间的空间中产生电场 在A、B 左端距AB等距离处的 等距离处的O点 有一电量为 有一电量为+q质量为 左端距 等距离处的 点,有一电量为 质量为 m的粒子以初速度 0沿水平方向 与A、B板平行 的粒子以初速度V 板平行) 的粒子以初速度 沿水平方向(与 、 板平行 射入.不计重力 要使此粒子能从C处射出 A、 不计重力,要使此粒子能从 处射出,则 射入.不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B 间的电压应为( 间的电压应为 A ) A 2 2 2 + + + + + + + + d mv0 l 2 mv0 O d A. B. 2 2 Vo ql qd - - - - - - - C B lmv 0 qmv0 C. qd D. 1 2 1 qUl 2 d ql y = at = = 2
2 1
3 1
三、 加速和偏转一体
如图所示，在真空中竖直放置一对金属板x 如图所示， 在真空中竖直放置一对金属板 x和 x’, 加电压U 水平放置一对金属板Y 加电压U1;水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离 加电压U 一电荷量为- 质量为m 为 d 。 加电压 U2 ， 一电荷量为 -q 质量为 m 的带电 粒子从x极板由静止出发。 粒子从 x极板由静止出发 。试分析带电粒子的运 动情况。 不计粒子的重力) 动情况。(不计粒子的重力) 偏转 _加速 v +
1.9+带电粒子在电场中的运动-高二物理人教版(选修3-1)+Word版含解析
第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动一、带电粒子在电场中运动时是否考虑重力1．基本粒子：如电子、质子、离子、α粒子等在没有明确指出或暗示的情况下重力一般忽略不计。
2．带电颗粒：如油滴、液滴、尘埃、带电小球等在没有明确指出或暗示的情况下重力一般不能忽略。
二、带电粒子在电场中的加速运动带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做运动。
有两种分析方法：用动力学的观点分析，，，。
用功能的观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化，。
三、带电粒子在匀强电场中的偏转1．研究条件：带电粒子电场的方向进入匀强电场。
2．处理方法：类似于平抛运动，应用运动的解题。
（1）沿初速度的方向做。
（2）沿电场力的方向，做。
结论：结论：（1）粒子以一定的速度v0垂直射入偏转电场。
粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的1 2 l处沿直线射出的。
（2）经过相同的加速电场，又经过相同的偏转电场的带电粒子，其运动轨迹重合，与粒子的带电荷量和质量无关。
四、带电粒子在电场中运动的实际应用——示波管1．构造及功能（如图所示）（1）电子枪：发射并加速电子。
（2）偏转电极Y、Y′：使电子束（加信号电压）；偏转电极X、X′：使电子束水平偏转（加）。
2．工作原理偏转电极X、X′和Y、Y′不加电压，电子打到屏幕的；若只在X、X′之间加电压，只在方向偏转；若只在Y、Y′之间加电压，只在方向偏转；若X、X′加扫描电压，Y、Y′加信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象。
加（减）速qEam=UEd=222v v ad-=221122qU mv mv=-垂直于合成与分解匀速直线运动匀加速直线运动竖直偏转扫描电压中心X Y一、带电粒子在交变电场中的运动1．带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化（如方波）且不计粒子重力的情形。
在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板间便可获得交变电场。
此类电场从空间看是匀强的，即同一时刻，电场中各个位置的电场强度的大小、方向都相同；从时间看是变化的，即电场强度的大小、方向都随时间变化。
人教版高中物理选修3-1：9 带电粒子在电场中的运动(1)
E
电粒子怎么运动?
如下图所示：在真空中有一对平行金属板， 由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U。 若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在电场 力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动， 试推导它到达负极板时的速度表达式。
d
q
Vt
+
U
-
比比谁先出结论。。。
一. 带电粒子在电场中的加速
v0 0
动手动脑。。。展示。。。
结论1：由于电场力做功与场强是 否匀强无关，与运动路径也无关， 所以在处理电场对带电粒子的加速 问题时，一般都是利用动能定理进 行处理。
思考与讨论 在重力场中，不同质量的物体具有相
同的加速度（g）。在电场中，不同的带 电刚才带电粒子是做直线运动的,如果V0不为 零，且方向与F的方向不在一条直线上，它将做 什么运动？
从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析
二、利用电场使带电粒子偏转 类似平抛运动的分析方法
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 初速度为零的匀加速运动
一束电子流经 U=5000V 的电压加速后，在距两 极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场中， 若两板间距 d=1.0cm，板长 l=5.0cm，那么，要 使电子能从平行板间飞出，两个板之间的电压 最多能加多少？
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状 态来判定
带电粒子在匀强电场中 受力情况： 受到恒定的电场力 运动情况：做匀变速运动
思考与讨论
要使带电粒子在匀强电场中只被加 速而不改变运动方向该怎么办?
+q
F=qE
1：V0=0 仅受电场 力作用 2：V0≠0 仅受电场 力F, 且F与V0同向
1.9带电粒子在电场中的运动人教版高中物理选修3-1-课件-
动的平行于金属板的分速度为v0
垂直于dv0
质子离开金属板到打到屏上的时间为
t1
s v0
质子离开金属板到打到屏上过程沿垂直于金属板方向的位移为
yMP
vt1
UqL mdv0
s v0
UqLs mdv02
OP的长度为
UqL2 UqLs yOP yOM yMP 2mdv02 mdv02
1.9带电粒子在电 场中的运动
知识回顾
1、动能定理 W合 =Ek
2、平抛运动：水平方向的匀速直线运动
竖直方向自由落体运动
3、本模块所涉及研究对象的说明： ➢ 带电粒子（即基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明
或明确的暗示外，一般都不考虑重力，但不能忽略质量）
➢ 带电质点（如带电液滴、油滴、尘埃颗粒、小球等，除有说明或明
三、示波管原理
电子枪
偏转电极
亮斑 y
yy、
XX、
X、
X
-+
y、
荧光屏
如果在偏转电极XX’、YY’上不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极 XX’上不加电压，偏转电极YY’上加电压电子又如何运动？
课堂小结
一、利用电场使带电粒子加速
从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析
二、利用电场使带电粒子偏转
确的暗示以外，一般都考虑重力）。
一、带电粒子的加速
加速
+q +
m
++ ++
U
++
+
E
_ __
匀速
V=?
__
___
U
方法1：运用运动学和动力学方法求解，设板间距为d, 因电场力为恒力，所以有
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)
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 ）
2020-2021学年高中物理选修3-1：1.9带电粒子在电场中的运动(含答案解析)
2020-2021学年高中物理选修3-1：1.9带电粒子在电场中的运动1．下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是()
A．质子11H B．氘核21H
C．α粒子42He D．钠离子Na＋
2．如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动．则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是()
A．两极板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率板越大
B．两极板间距越小，加速的时间就越长，则获得的速率越大
C．获得的速率大小与两极间的距离无关，与所加电压U有关
D．两极板间距离越小，加速的时间越短，则获得的速率越小
3．一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的．这说明所有粒子()
A．都具有相同的质量
B．都具有相同的电荷量
C．电荷量与质量之比都相同
D．都是同位素
4.
如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，则下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为U)()
A．电子到达B板时的动能是Ue
B．电子从B板到达C板动能变化量为零
C．电子到达D板时动能是3Ue
D．电子在A板和D板之间做往复运动
5．(多选)如图甲所示，三个相同的金属板共轴排列，它们的距离与宽度均相同，轴线上开有小孔，在左边和右边两个金属板上加电压U后，金属板间就形成匀强电场；有一个比荷
q
m＝1.0×10
－2C/kg的带正电的粒子从左边金属板小孔A处由静止释放，粒子在静电力作用下从小孔射出(不计粒子重力)，其v－t图像如图乙所示，则下列说法正确的是()
A．左侧金属板接电源的正极
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高中物理选修3-1：1.9 带电粒子在电场中的运动
2020-2021学年高中物理选修3-1：1.9 带电粒子在电场中的运动解析版一．选择题（共23小题）1．如图，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，仅在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。
M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右边。
不计重力，下列表述错误的是（）A．该粒子带负电B．粒子在电场中的加速度不变C．粒子在M点的动能最大D．粒子在M点的电势能最大【解答】解：A、粒子受到的电场力的方向与场强方向相反，故该粒子带负电，故A正确；B、因电场为匀强电场，故电场力恒定，粒子在电场中的加速度不变，故B正确；C、电子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对电子做负功，电子的速度减小，到达M点时动能最小，而电势能最大；故C错误D正确。
本题选错误的，故选：C。
2．三个α粒子由同一位置同时水平飞入偏转电场，轨迹如图所示，下列判断不正确．．．的是（）A．进电场时c的速度最大，a的速度最小B．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上C．b和c同时飞离电场D．动能的增加量c最小，a和b一样大【解答】解：A、三个粒子的质量和电量都相同，则知加速度相同。
a、b两粒子在竖直方向上的位移相等，根据y=12at2，可知运动时间相等。
在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上；b、c竖直方向上的位移不等，y c＜y b．根据y=12at2，可知tc＜t b．C先离开电场；在垂直于电场方向即水平方向，三个粒子做匀速直线运动，则有：v=x t。
因x c＝x b，t c＜t b，则v c＞v b。
根据t a＝t b，x b＞x a．则v b＞v a．所以有：v c＞v b＞v a．故A正确，B正确，C错误。
D、根据动能定理知，a、b两电荷，电场力做功一样多，所以动能增加量相等。
c电荷电场力做功最少，动能增加量最小。
故D正确。
本题选错误的，故选：C3．如图所示，一带电小球以水平速度射入接入电路中的平行板电容器中，并沿直线打在屏上O点，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上，其他条件不变，两次相比较，则再次射入的带电小球（）A．将打在O点的下方B．将打在O点的上方C．穿过平行板电容器的时间将增加D．达到屏上动能将减少【解答】解：A、B仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，电容器板间电压不变，由E=Ud分析得知板间场强减小，小球所受的电场力减小，小球将向下偏转，打在O点的下方。
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
带电粒子在电场中的运动
电场中的带电粒子一般可分为两类： 1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负 离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多， 一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）
2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明 或暗示外,一般都考虑重力。
带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中加速
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 1、侧向偏移y=?
沿v0方向: l v0t
垂直v0方向:
y
1 at 2 2
v0
a F m
qE
v0
m
qUl 2 y
2mv02d
vy
与粒子比荷q/m成正比
qU md
与粒子初速度v0平方成反比
与电场的属性U、l、d有关
•
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2021/7/312021/7/31Saturday, July 31, 2021
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
3、重要结论⑴ l
由相似三角形得
人教版高二物理选修3-1第一章电场1.9带电粒子在电场中的运动 (共46张PPT)
对全过程由动能定理：
mg(h d) qU 0
mg
U mg(h d) / q
qE
E U mg (h d )
mg
d
qd
+++++++++
dv
q、+ 0
m
--------
U
y
+
θ
v0
垂匀
直速
电 场 方
直 线 运 动
向
：沿 匀
电加
场速
方直
向线
：运
动
l
2.飞行时间:
vy
v
vx v0 L v0t
2、宏观带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等.
一般都考虑重力(有说明或暗示除外).
关于带电粒子重力是否考虑的问题
3、带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动 状态来判定.
注意：忽略粒子的 并不是忽略粒子的
一个电子的质量为0.91×10-30 kg, 电荷量 e=1.6×10-19 C，当它位于E=5×104V/m的电场中时:
U2
y
v0
2qU1 m
y
qU2 2md
L2 v02
U2L2 4dU1
U
1
qU1
1 2
mv02
vx v0
L v0t
a F qU m md
--------
+
θ
vy
v0 v
tan
qU 2 L mdv02
U2L 2dU1
y
1 2
at 2
1 2
qUL2 mdv02
tan
vy v0
高中物理选修3-1课件：1.9带电粒子在电场中的运动 (共18张PPT)
带电粒子在运动过程中，电场力所做的功 W=qU。设带电粒子到达负极板时的动能 1 2 1 2 Ek mv ，由动能定理可知，qU mv 2 2 由此可求出
2qU v m
我们知道，两平行金属板间的电场是匀强 电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不 是匀强电场，上面的结果是否适用？为什么？
【提出问题2】 带电粒子在什么位置射出电场？ （提示）带电粒子出电场的位置可用垂直于板面方向偏移的距离y 表示。 带电粒子在电场中运动的时间t
粒子运动的加速度a
粒子射出电场时的偏转距离y
l t v0
F eE eU a m m md
1 eU l y 2 md v0
二、 带电粒子的加速 【提出问题1】如何利用电场使带电粒子只被加速而 不改变运动方向？ 【提出问题2】如何控制加速的末速度？ （提示）设粒子的质量为m，电荷量为+q,两极板间的 距离为d，两板间电势差为U,两板间电场强度为E,粒子 在电场力的作用下，（不计重力）由静止开始从正极板 向负极板运动，到达负极板时的速度跟哪些物理量有关
课堂小结
一、带电粒子的加速
利用电场来改变或控制带电粒子的运动。下 面讨论两种最简单的情况：一是利用电场使带电 粒子加速，一是利用电场使带电粒子偏转。
带电粒子在电场中的速度公式：
2qU v m
二、带电粒子的偏转
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时，受到恒定的 与初速度方向成九十度角的电场力作用而做匀 变速曲线运动（轨迹为抛物线）。
三、带电粒子的偏转 如图所示，两个相同极板的长度为l，相距为d，极板间的电压为U 。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。把 两板间的电场看做匀强电场，分析电子在电场中的运动情况． 【提出问题1】 （1）分析带电粒子的受力情况。 （2）你认为这种情况同哪种运动类似，用什么方法处理这种运动 呢? （3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方向改变了多少？ （提示）速度方向的改变可以用出电场时速度方向与进 电场时速度方向的夹角θ来表示，称之为速度的偏转。
高中物理选修31 1.9 带电粒子在电场中的运动 课件
解析：
灯丝和金属板之间不再是匀强电场 根据动能定理有：qU1mv2 0
2
- Fv
偏转类型 公式应用
解得 v
2qU m
21.610 192500 9.110 31 m/s=3.0×107m/s
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
第一章
新人教版物理选修3-1
静电场
9 带电粒子在电场中的运动
北京正负电子对撞机加速器的 起点
系统运行时，数以10亿计的电子就 将从这条加速管中以接近光速冲进 储存环中发生碰撞
++++++
v0
------
一）带电粒子在电场中的直线运动（加、减速）
【例1】 右图所示，相距d的两平行金属板间加一电 压U，有一带正电荷q、质量为m的带电粒子只 在电场力的作用下从静止开始从正极板向负极
U q
灯丝型
匀强型
点电荷
_
动能定理：W =
1 —
m vt2
_
1 —
m v02
m
2
2
∴ qU =
1 —
m vt2
Байду номын сангаас
_
1 —
m v02
d
2
2
带电粒适子用的加于速（非）
末速度度 vt =
2qU
V02
±
—— m
匀强电场,直 （曲）线
一）带电粒子在电场中的直线运动（加、减速）
【例2】 炽热的金属丝可以发射电子，在金属丝和金属 板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加 速后，从金属板的小孔穿出，电子穿出时的速度有多 大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。（电子电量
人教版高二物理选修3-1 1.9 带电粒子在电场中的运动(共67张PPT)
2．带电粒子在电场中的偏转
（不计重力，且初速度vo⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）
物【体∑思F在考≠0只与，讨受且论重与】力初若速的带度作电方用粒向下子有在，夹电被角场水(不中平等所抛于受0出合°，力，在 水平18方0°向)，上则不带受电力粒，子将将做做什匀么速运直动线？运动，在 竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由
⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向 在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直 线运动。(变速直线运动)
三、 加速和偏转一体
vy
_+ + + + + + + φ
v0
-q
y
m
U2
v0
U --
1
v0
2qU1 m
----
L
y
qU2 2md
L2 v02
U2L2 4dU1
tan
qU2L mdv02
落体运动曲。物线体运的动实际运动为这两种运动的
合运动。
详细分析讲解例题2。
v┴
v
θ vo
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
++++++++++
d+
q、m+
v0
U
-----------
l
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
所以
1．带电粒子在电场中的运动情况
（平衡、加速和减速）
⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时， 即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直 线运动状态。
例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该
粒子带正电还是负电?
高中物理选修3-1精品课件：1.9 带电粒子在电场中的运动
学习目标
核心提炼
1.能运用牛顿运动定律及运动学公式研究带电粒
子在电场中的运动。
2种运动方式——加速和偏
转
2.能运用功能关系研究带电粒子在电场中的运动。 1种思想方法——类平抛运 动的分解
3.了解示波管的构造和基本原理。
一、带电粒子的加速 带电粒子加速问题的分析方法：利用_动__能__定__理__分析。质量为m、带正电荷q的 粒子，在静电力作用下由静止开始，经过电势差为U的电场加速后，有qU＝ _________，则v＝________。
[要点归纳] 1．处理方法 应用运动的合成与分解知识分析处理，一般将匀变速曲线运动分解为：沿初速 度方向的匀速直线运动和沿静电力方向的初速度为零的匀加速直线运动。 运动时间：t＝vl0 加速度：a＝mF＝qmE＝mqUd 离开电场时的偏移量：y＝12at2＝2qdUmlv220 离开电场时的偏转角：tan θ＝vv0y＝dqmUvl20
二、带电粒子的偏转 1．进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场。 2．受力特点：静电力大小恒定，且方向与初速度v0的方向垂直。 3．运动规律(如图1所示)：
图1
思维拓展 如图2所示，含有大量H、H、He的粒子流无初速度进入某一加速电场，然后沿 平行金属板中心线上的O点进入同一偏转电场，最后打在荧光屏上。下列有关荧 光屏上亮点分布的判断是否正确。
图3
2．原理 (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。 (2)灯丝被电源加热后，发射_热__电__子__，发射出来的电子经加速电场加速后，以很 大的速度进入偏转电场，如在Y偏转电极板上加一个_信__号__电压，在X偏转电极 板上加一周期_相__同____的扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化 的可视图象。
人教高中物理选修3-1：1.9《带电粒子在电场中的运动》课件(共24张PPT)(优质版)
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困 难，那韩智华就是我们的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量 而是以质量来计算，知道你停止努力的那一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人， 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不 要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必 须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。
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知识回顾 1、匀变速直线运动的运动规律： 2、牛顿第二定律的表达式：
3、动能定理的内容及表达式： 4、平抛运动的规律： 5、静电力做功与电势差的关系：
一、带电粒子在电场中的加速 U
两板间电势差为U
质量为 m 电量为 q 的粒子。
+
－
从正极板静止开始运动，求到
q
达负极板时的速度。
V0 ，则
qU0
1 2
mv02
①
v0
电荷在偏转电场中加速度为a
U0
dU
a F qE qU ② m m md
y
qUl2 2mv02d
qUl2 4qU0d
Ul2 4U0d
电荷在偏转电场中运动时间为t
l v0t ③
偏移量： y 1 at2 ④ 2
tan
vy vx
qUl
vx v0 l v0t 垂直于电场线方
vx vy at
y 1 at2 2
沿电场线方向
v
侧位移
y
1 2
at2
1 2
qU md
(l v0
)2
qUl2 2mv02d
速度偏角
tan
vy vx
at v0
1 qU v0 md
l v0
qUl
mv
2 0
d
结论： 带电粒子初速度垂直于电场方向飞入
1 2
mv2
1 2
mv
2
0
qU
二、带电粒子的偏转
l
+
v0
d
Fa
-
y
vx
vy
v
探究思路 1、带电粒子在电场中的受力： 2、带电粒子做何种运动：
3、运动状态
沿电场线方向： 垂直电场线方向：
二、带电粒子的偏转
l
+
v0
d
Fa
y
-
vy
⒉导出关系
⒈基本关系
a F qE qU m m md
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
例题4 有一质量为m 带电荷+q 的粒子经电压U0加速后，进入两块间 距为d，长度为l 的平行金属板，板间电压为U，求电荷的偏移量y和
偏转角θ 。
l
解：设电荷进入偏转电场时速度大小为
mv
2 0
d
Ul 2U 0 d
注: 不同的带电粒子被同一电场加速后进入偏转电场, 运动情景一样！
探究思路
1、带电粒子在电场中的受力： 2、带电粒子做何种运动： 3、探究求v的方法：子在匀强电场中加速
⑴从动力学观点 粒子的加速度
v1
v2
+
AF
B
-
a F qE qU ①
l
E
m m md
U、d
运动学公式：v22 v12 2al ② 由①②可得： v 2qU
⑵能量观点：粒子运动过程中由动能定理有：
m
WAB
1 2
mv22
1 2
mv12
③
由③可得：v
2qU m
思考：粒子在非匀强电场中加速又该如何处理？
粒子在非匀强电场中加速
适合从能量观点解决问题
WAB
1 2
mv22
1 2
mv12
v1
v2
AF B E
例题1 炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电 压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出 。电子穿出时的速度有多大？设电子刚离开金属丝时的速度为零。
解：由动能定理
eU 1 mv2 2
v 2eU m
代入数据得：v 3.0107 m/s
结论：
由于电场力做功与场强是否匀
强无关，与运动路径也无关，所以
在处理电场对带电粒子的加速问题
时，一般都是利用动能定理进行处
理。
若粒子的初速度为零,则:
1 mv2 qU 2
若粒子的初速度不为零,则: