新教材2023版高中物理第十章静电场中的能量5.带电粒子在电场中的运动课件新人教版必修第三册

5.带电粒子在电场中的运动必备知识·自主学习关键能力·合作探究课堂检测·素养达标新课程标准核心素养目标1.能分析带电粒子在电场中的运动情况2．能解释相关的物理现象物理观念知道各种基本粒子的符号、质量、电荷等，知道示波管的主要构造和工作原理科学思维运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力科学探究通过带电粒子运动规律的分析，培养学生的推理能力及热爱科学的精神；让学生通过对讨论和思考得出知识，注重知识的建构过程科学态度与责任通过理论分析与实验验证相结合，让学生形成科学世界观，自然规律是可以理解的，我们要学习科学，利用科学知识为人类服务必备知识·自主学习

牛顿第二定律匀强

二、带电粒子在电场中的偏转如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U.

v0匀速直线零

【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)质量很小的粒子不受重力的作用．(

)(2)带电粒子在电场中只受静电力作用时，静电力一定做正功.(

)(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，也能分析非匀强电场中的直线运动问题.(

)(4)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动.(

)(5)带电粒子在匀强电场中偏转时，可用平抛运动的知识分析．(

)(6)带电粒子在匀强电场中偏转时，若已知进入电场和离开电场两点间的电势差以及带电粒子的初速度，可用动能定理求解末速度大小．(

)××√√√√关键能力·合作探究探究点一带电粒子在电场中的加速探究总结1.带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力．(2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力．2．处理带电粒子在电场中加速问题的两个角度角度动力学角度功能关系角度应用知识牛顿第二定律以及匀变速直线运动公式功的公式及动能定理适用条件匀强电场，静电力是恒力匀强电场、非匀强电场；静电力是恒力、变力典例示范例1如图所示，一个质子以初速度v0＝5×106m/s水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域．两板距离为20cm，设金属板之间电场是匀强电场，电场强度为3×105N/C.质子质量m＝1.67×10－27kg，电荷量q＝1.60×10－19C．求：(1)质子由板上小孔射出时的速度大小：(2)若质子刚好不能从小孔中射出，其他条件不变，则金属板之间的电场强度至少为多大？方向如何？

答案：D

典例示范例2a、b、c三个α粒子由同一点垂直电场方向同时进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好能飞出电场，下列说法中不正确的是(

)A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上B．b和c同时飞离电场C．进入电场时，c的速度最大，a的速度最小D．飞出电场或刚要打在负极板上时，动能的增量相比较，c的最小，a和b的一样大【答案】

B

例

3如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P点，O′点为荧光屏的中心．已知电子质量m＝9.0×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C，加速电场电压U0＝2500V，偏转电场电压U＝200V，极板的长度L1＝6.0cm，板间距离d＝2.0cm，极板的末端到荧光屏的距离L2＝3.0cm(忽略电子所受重力)．求：(1)电子射入偏转电场时的初速度v0；(2)电子打在荧光屏上的P点到O′点的距离h.

针对训练3

如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，电子的重力可忽略．在满足电子能射出平行极板的条件下，下述四种情况，一定能使电子的偏转角θ变大的是(

)A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小答案：B

学科素养提升❻

示波管的原理理想模型1.构造示波管是示波器的核心部分，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示．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，可使亮斑从左向右扫描移动．(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，如果在Y偏转电极上加一个周期性的信号电压，并且与扫描电压周期相同，那么就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像．素养训练1.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．极板X应带正电

B.极板X′应带正电C.极板Y应带负电

D.极板Y′可能不带电答案：A解析：电子受力方向与电场方向相反，因电子向X方向偏转，电场方向为X到X′，则X带正电，X′带负电，同理可知Y带正电，Y′带负电，故A正确．2．图(a)为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图(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选项中的(

)答案：B解析：在0～2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为B.课堂检测·素养达标1.在如图所示的匀强电场中，若一个点电荷从P点由静止释放(不计粒子重力)，则以下说法正确的是(

)A.该点电荷可能做匀变速曲线运动B．该点电荷一定向右运动C．静电力对该点电荷可能不做功D．该点电荷一定做匀加速直线运动答案：D解析：点电荷受到水平方向上的静电力做匀加速直线运动，因为点电荷的电性未知，无法确定向哪个方向做匀加速直线运动，故A、B错误，D正确；点电荷在运动的过程中，静电力做正功，故C错误．

答案：AC

3.(多选)一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向．两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带电粒子a和b，从电容器边缘同一竖直线上的不同位置(如图)沿相同的水平方向同时射入两平行板之间，经过相同时间两粒子落在电容器下板同一点P上．若不计重力和粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是(

)A．粒子a的比荷大于粒子bB．粒子a射入时的初速度大于粒子bC．若只减小两板间的电压，则两粒子可能同时落在电容器下板边缘上D．若只增大粒子b射入时的初速度，则两粒子可能在两板之间的某一位置相遇答案：AC

4．如图