带电粒子在电场中的运动 优秀课件.ppt

带电粒子在电场中的运动 第1页，本讲稿共30页带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？对于像质子、电子、离子等带电微粒在电场中运对于像质子、电子、离子等带电微粒在电场中运 动时，我们怎样处理它们的受力？动时，我们怎样处理它们的受力？带电粒子在电场中通常要受到重力和带电粒子在电场中通常要受到重力和静电力静电力质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于静电力，重力质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于静电力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。可以忽略。重力势能就可以不考虑。研究运动前的研究运动前的”热身热身”第2页，本讲稿共30页 带电粒子在电场中运动时，所受静电力对粒子带电粒子在电场中运动时，所受静电力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。静电力（合外产生加速度，改变粒子的速度。静电力（合外力）对粒子做功，改变粒子的动能。力）对粒子做功，改变粒子的动能。带电粒子在匀强电场中运动时，运动有什么特点带电粒子在匀强电场中运动时，运动有什么特点?带电粒子在均强电场中运动时，所受静电力是恒力带电粒子在均强电场中运动时，所受静电力是恒力,产产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似.带电粒子在电场中运动时，静电力对粒子的运动有带电粒子在电场中运动时，静电力对粒子的运动有 什么效果？什么效果？第3页，本讲稿共30页研究带电粒子运动的主要工具：研究带电粒子运动的主要工具：静电力静电力 加速度加速度 静电力的功静电力的功 动能定理动能定理 F=qEa=F/mW=qU第4页，本讲稿共30页粒子的运动像重力场中的什么运动？粒子的运动像重力场中的什么运动？E+q不不计计粒粒子子重重力力F=qEV0=0自由落体，你答对了自由落体，你答对了第5页，本讲稿共30页粒子的运动像重力场中的什么运动？粒子的运动像重力场中的什么运动？V0 F=qE不不计计粒粒子子重重力力-q竖直上抛运动，你答对了竖直上抛运动，你答对了E第6页，本讲稿共30页粒子的运动像重力场中的什么运动？粒子的运动像重力场中的什么运动？EF=qE+qV0不不计计粒粒子子重重力力平抛运动，你答对了平抛运动，你答对了E第7页，本讲稿共30页、动力学方法：、动力学方法：一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速U UA AB Bd dE E+F Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：初速度初速度不不为零为零呢？呢？只适用于只适用于匀匀强电场强电场 第8页，本讲稿共30页2 2、动能定理：、动能定理：A AB BU Ud dE E+v由动能定理：由动能定理：也适用于也适用于非非匀强电场匀强电场一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速第9页，本讲稿共30页如图所示的电场中有如图所示的电场中有A A、B B两点，两点，A A、B B的电势差的电势差U UABAB100V100V，一个质量为，一个质量为m=m=2.0102.010-12-12kgkg、电量为电量为q=q=-5.0105.010-8-8C C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.0103.0103 3m/sm/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子到达点，求粒子到达B B点点时的速率。（不计粒子重力）时的速率。（不计粒子重力）例与练例与练A A-v0B Bq为为负负第10页，本讲稿共30页 如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，A A A A、B B B B为平行金属板电容器，两板间的距离为为平行金属板电容器，两板间的距离为为平行金属板电容器，两板间的距离为为平行金属板电容器，两板间的距离为d d d d，在，在，在，在A A A A板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为h h h h的的的的P P P P处，有一静止的、处，有一静止的、处，有一静止的、处，有一静止的、质量为质量为质量为质量为mmmm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为+q+q+q+q的液滴由静止开始自由落下，的液滴由静止开始自由落下，的液滴由静止开始自由落下，的液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在若要使液滴不落在若要使液滴不落在若要使液滴不落在B B B B板上，两板间场强至少为多大？板上，两板间场强至少为多大？板上，两板间场强至少为多大？板上，两板间场强至少为多大？两板间的电压两板间的电压两板间的电压两板间的电压U UU U至少为多大？至少为多大？至少为多大？至少为多大？例与练例与练mgmgmgmgqEqE对全过程由动能定理：对全过程由动能定理：第11页，本讲稿共30页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0q、m第12页，本讲稿共30页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移量侧移量第13页，本讲稿共30页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转类平抛运动类平抛运动与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关第14页，本讲稿共30页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关类平抛运动类平抛运动第15页，本讲稿共30页 结论：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时速度方结论：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时速度方结论：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时速度方结论：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时速度方向的反向延长线交水平位移的向的反向延长线交水平位移的向的反向延长线交水平位移的向的反向延长线交水平位移的中点中点中点中点，就好象是从初速，就好象是从初速，就好象是从初速，就好象是从初速度所在直线的度所在直线的度所在直线的度所在直线的中点沿直线中点沿直线中点沿直线中点沿直线离开电场的。离开电场的。离开电场的。离开电场的。x第16页，本讲稿共30页3 3、如图，电子在电势差为、如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止开始的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为加速，然后射入电势差为U U2 2的两块平行极板间的电场的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角述四种情况中，一定能使电子的偏转角 变大的是变大的是 （）A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 D D、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小例与练例与练第17页，本讲稿共30页析与解析与解对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式：对偏转过程由偏转角正切公式：与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关第18页，本讲稿共30页4 4、如图所示，有一电子、如图所示，有一电子(电量为电量为e e、质量为、质量为m)m)经电压经电压U U0 0加速后，沿平行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中中心线进入两板，心线进入两板，A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L，A A、B B板间电压为板间电压为U U，屏，屏CDCD足够大，距离足够大，距离A A、B B板右边缘板右边缘2L2L，ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中心且与屏的中心且与屏CDCD垂直。试求电子束打在屏垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。上的位置到屏中心间的距离。例与练例与练第19页，本讲稿共30页析与解析与解电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：第20页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移第21页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移第22页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使YY的电势比的电势比Y Y高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移第23页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？如果在电极如果在电极 YY YY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向向里向里偏移偏移第24页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？如果在电极如果在电极 YY YY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势比的电势比X X高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向向外向外偏移偏移第25页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏，在荧光屏上会看到什么图形？上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移第26页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏，在荧光屏上会看到什么图形？上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移第27页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高高，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏第28页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏第29页，本讲稿共30页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光，在荧光屏上会看到什么图形？屏上会看到什么图形？XYOAB CDEFA B CDEFABOCt1DEFt2第30页，本讲稿共30页