【课件】带电粒子在电场中的运动课件-2022-2023学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册.pptx

1.4 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 示波器和直线加速器等设备通过电场来控制带电粒子的运动当带电粒子受到的重力远远小于电场力时，即mgqE，则可忽略重力的影响但要注意，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通常情况下：基本粒子：如电子、质子、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)；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带电粒子的重力在受力分析时是否考虑？方法1：动能定理质子到达负极板时的速度v则由动能定理得利用电场可以让带电粒子得到加速获得动能和速度。通过改变两极板间的电压，可以控制带电粒子获得的动能和速度。1、带电粒子的直线运动匀加速直线运动方法2：牛二和运动学公式质子在电场中的加速度a牛顿第二定律:得匀强电场中：F=qE用匀变速直线运动规律，质子运动到负极板时：也可得到：到负极板时质子的速度：例题：例题：如如图所图所示，平行金属极板的间距为示，平行金属极板的间距为d.d.质量为质量为m m的的带电粒子，以初速度带电粒子，以初速度v v0 0进入电场后沿直线运动达到上极板进入电场后沿直线运动达到上极板(1)(1)带电粒子做的是什么运动？带电粒子做的是什么运动？(2)(2)电场力做功多少？电场力做功多少？(3)(3)带电粒子的电性如何？带电粒子的电性如何？答案(1)做匀速直线运动(2)mgd(3)带负电+-v0变形：(1)带电粒子做的是什么运动？(2)带电粒子的电性如何？各种原因的限制，加速各种原因的限制，加速电压难以达到理想水平，只加电压难以达到理想水平，只加速一次，带电粒子的动能难以速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要，因此可以采达到实际的需要，因此可以采用多次加速直线加速器、回旋用多次加速直线加速器、回旋加速器。加速器。2、带电粒子在电场中的偏转+板间距d，电压U，长度Lm，q 运动状态分析电场力垂直初速度v0方向 处理问题方法化曲为直 分成两个垂直的直线运动初速度水平向右：匀速直线运动电场力方向上：初速为零的匀加速直线运动加速度a：+板间距d，电压U，长度Lm，q重力不计L=v0t 如图所示，一质子水平射入竖直偏转电场中，由于受到竖直方向静电力的作用，质子射出时将发生偏转。已知质子的质量m=1.710-27kg,电荷量q=1.610-19C,射入时速度v0=2.0105m/s,极板长l=4.0cm,两极板间距离d=2.0cm,极板间电压U=100V,入射方向与极板平行，不考虑重力的影响。求质子离开电场时竖直方向偏移的距离y和偏转的角度.1 1、粒子受到竖直向下的电场力。、粒子受到竖直向下的电场力。2 2、运动规律分析、运动规律分析:粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。x x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向：方向：加速度为的加速度为的 匀加速直线运动匀加速直线运动。3 3、x x方向方向4 4、y y方向方向5 5、离开电场时的偏转角度的正切：、离开电场时的偏转角度的正切：1 1、带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关、带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？2 2、对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏、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转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？1 1、不同的带电粒子，只要比荷相同，以相同的初速度进、不同的带电粒子，只要比荷相同，以相同的初速度进入同一偏转电场，偏移的距离入同一偏转电场，偏移的距离y y和偏转角和偏转角都相同。都相同。2 2、以相同的初动能进入同一偏转电场的带电粒子，只要、以相同的初动能进入同一偏转电场的带电粒子，只要电荷量电荷量q q相同，相同，偏移的距离偏移的距离y y和偏转角和偏转角都相同。都相同。示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。一束电子流经 U=1 500 V 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 所示。若两板间距 d=2.0 cm，板长 l=5.0 cm，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？又因为又因为所以所以3 3、不同带电粒子由静止开始，经过同一电场加速，再进入、不同带电粒子由静止开始，经过同一电场加速，再进入同一偏转电场，同一偏转电场，偏移的距离偏移的距离y y和偏转角和偏转角都相同。（轨迹重都相同。（轨迹重合）合）示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。v0vvxvyOm qxyU Ld1）速度的反向延长线与初速度的交点是位移的中点；2）速度夹角的正切是位移夹角正切的2倍；v0vv0vyyy=?m q确定总偏移量 方法一方法二方法三【例2】如图示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A偏转电场E2对三种粒子做功一样多B三种粒子打到屏上时的速度一样大C三种粒子运动到屏上所用时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置AD 例题3、如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()A.U1U218 B.U1U214 C.U1U212 D.U1U211A谢谢！谢谢！