【物理】2023-2024学年人教版必修第三册 带电粒子在电场中的运动 课件.pptx

第十章 第五节带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动复习回顾：复习回顾：Q1:高一我们重点研究过哪些运动形式？直线运动直线运动匀速直线运动和匀变速直线运动匀速直线运动和匀变速直线运动曲线运动曲线运动平抛运动和匀速圆周运动平抛运动和匀速圆周运动Q2:对这些运动形式的研究主要采用的哪些方法？动力学方法动力学方法牛顿定律和运动学公式牛顿定律和运动学公式能量方法能量方法动能定理和能量守恒定律动能定理和能量守恒定律Q3:不管用那种方法研究物体的运动必须做的是什么？对研究对象做好受力分析对研究对象做好受力分析一、电场中的带电粒子一、电场中的带电粒子1.1.带电的基本粒子：如电子，质子，带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子所粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。考虑重力。（但并不能忽略质量）。2.2.带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。以外，一般都考虑重力。3.3.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。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。对放入电场中的电荷有力的作用。对放入电场中的电荷有力的作用。电荷会有加速度。电荷会有加速度。轨迹轨迹既可能是直线也可能是曲线。既可能是直线也可能是曲线。轨迹轨迹 增大增大增大增大直线直线AEv减小减小减小减小曲线曲线电场的基本性质是电场的基本性质是:二、电场二、电场轨迹轨迹 带电粒子在匀强电场中的运动状态带电粒子在匀强电场中的运动状态静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动加速或减速加速或减速偏转偏转三、三、带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速例例1 1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压U U，发，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，电子质量有多大？设电子刚离开金属丝时的速度为零，电子质量m m，电荷量，电荷量e e。0=0=?E问题：可以用几种办法求解电子穿出时的速度？解法一：运用动力学方法求解解法一：运用动力学方法求解解法二：运用功能关系方法求解解法二：运用功能关系方法求解练习练习.(多选多选)如图所示如图所示,在真空中在真空中,A A、B B两块平行金属板竖直放置并接入电路两块平行金属板竖直放置并接入电路,调节滑动变调节滑动变阻器阻器,使使A A、B B两板间的电压为两板间的电压为U.U.一质量为一质量为m m、电荷量为、电荷量为-q-q的带电粒子以初速度的带电粒子以初速度v v0 0从从A A板上的板上的中心小孔沿水平方向射入电场中中心小孔沿水平方向射入电场中,恰从恰从A A、B B两板的中点处沿原路返回两板的中点处沿原路返回(不计重力不计重力).下列说下列说法正确的是法正确的是()A A.使初速度变为使初速度变为2 2v v0 0时时,带电粒子恰能到达带电粒子恰能到达B B板板B B.使初速度变为使初速度变为2 2v v0 0时时,带电粒子将从带电粒子将从B B板中心小孔射出板中心小孔射出C C.使初速度使初速度v v0 0和电压和电压U U都增加到原来的都增加到原来的2 2倍时倍时,带电粒子恰能到达带电粒子恰能到达B B板板D D.使初速度使初速度v v0 0和电压和电压U U都增加到原来的都增加到原来的2 2倍时倍时,带电粒子将从带电粒子将从B B板中心小孔射出板中心小孔射出BC三、三、带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转复习回顾：复习回顾：1.1.平抛运动的特点：平抛运动的特点：2.2.平抛运动速度规律公式：平抛运动速度规律公式：vCOxytvxvyv0只受重力只受重力，初速度方向水平初速度方向水平，轨迹是一条抛物线，轨迹是一条抛物线，水水平平方向做方向做匀速直线运动匀速直线运动，竖直竖直方向做方向做自由落体运动自由落体运动=3.3.平抛运动位移规律公式：平抛运动位移规律公式：4.4.平抛运动推论：平抛运动推论：速度方向的反向延长线与速度方向的反向延长线与x轴的交点为水平位移的中点。轴的交点为水平位移的中点。=COxytv0 xy例例2 2：如图一所示，一电荷量：如图一所示，一电荷量q q，质量，质量m m的带正电的粒子以速度的带正电的粒子以速度v v0 0，沿中线，沿中线垂直进入平行板间的匀强电场，上极板带正电，下极板带负电，若上下垂直进入平行板间的匀强电场，上极板带正电，下极板带负电，若上下两板间电势差为两板间电势差为U U2 2，间距为，间距为d d，极板长度为，极板长度为L L1 1，求当粒子能从平行板间飞，求当粒子能从平行板间飞出时粒子的沿电场方向偏移距离出时粒子的沿电场方向偏移距离y y为多少？速度的偏转角为多少？速度的偏转角为多少？为多少？四、带电粒子在电场中的加速和偏转一体四、带电粒子在电场中的加速和偏转一体【拓展【拓展1 1】：若该粒子先经过一个电势差为】：若该粒子先经过一个电势差为U U1 1加速度电场后，再进入电势差加速度电场后，再进入电势差为为U U2 2的偏转电场，其他条件不变，求当粒子能从平行板间飞出时粒子的沿的偏转电场，其他条件不变，求当粒子能从平行板间飞出时粒子的沿电场方向偏移距离电场方向偏移距离y y为多少？速度的偏转角为多少？速度的偏转角为多少？为多少？U U1 1【拓展【拓展2 2】：若该粒子先经过一个电势差为】：若该粒子先经过一个电势差为U U1 1加速度电场后，再进入电势加速度电场后，再进入电势差为差为U U2 2的偏转电场，偏出偏转电场后，粒子打在距离极板右侧为的偏转电场，偏出偏转电场后，粒子打在距离极板右侧为L L2 2荧光屏荧光屏上，其他条件不变，上，其他条件不变，求当粒子从进入偏转电场到打在荧光屏上总共偏移求当粒子从进入偏转电场到打在荧光屏上总共偏移距离距离Y Y为多少？为多少？L2U U1 1Y五、带电粒子在交变电场中的运动五、带电粒子在交变电场中的运动例例3.3.如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示电子原来静止在左极板小孔处，极板电势随时间变化的规律如图乙所示电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是不计电子的重力，下列说法正确的是()A A从从t t0 0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B B从从t t0 0时刻释放电子，电子可能在两板间振动时刻释放电子，电子可能在两板间振动C C从从t tT T/4/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D D从从t t3 3T T/8/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上时刻释放电子，电子必将打到左极板上AC例例4.4.如图甲所示，真空中水平放置的相距为如图甲所示，真空中水平放置的相距为d d的平行金属板板长为的平行金属板板长为L L，两板上，两板上加上恒定电压后，板间可视为匀强电场在加上恒定电压后，板间可视为匀强电场在t t0 0时，将图乙中所示的交变电时，将图乙中所示的交变电压加在两板上，这时恰有一个质量为压加在两板上，这时恰有一个质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带电粒子从两板正中间的带电粒子从两板正中间以速度以速度v v0 0水平飞入电场若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出水平飞入电场若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出(粒子重力不计粒子重力不计)，求：，求：(1)(1)两板上所加交变电压的频率两板上所加交变电压的频率f f应满足什么条件；应满足什么条件；(2)(2)该交变电压该交变电压U U0 0的取值范围是什么的取值范围是什么