带电粒子在电场中的运动课件.ppt

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1、关于带电粒子在电场中的运动课件现在学习的是第1页，共37页第八节第八节 带电粒子带电粒子在电场中的运动在电场中的运动现在学习的是第2页，共37页一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速+-例题：例题：在加上电压在加上电压U并处于并处于真空中真空中的金属板间的金属板间有一正电荷有一正电荷q，质量为，质量为m，只在电场力只在电场力作用下从作用下从静止静止释放，电荷将做什么运动？释放，电荷将做什么运动？求求电荷到达负极板时的速度？电荷到达负极板时的速度？qFAB现在学习的是第3页，共37页1。运用运动学和动力学方法求解，设板间。运用运动学和动力学方法求解，设板间 距为距为d,因电场力为恒

2、力，所以有因电场力为恒力，所以有2。运用能量观点求解。运用能量观点求解注：该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。注：该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。现在学习的是第4页，共37页 例题例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。：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在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属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？板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子设电子刚从金属丝射出时的速度为零。刚从金属丝射出时的速度为零。

3、-U +金属丝 金属板VE电子的质量为电子的质量为0.9110-30 kg，电，电子的电荷量子的电荷量e=1.610-19 C现在学习的是第5页，共37页解：金属丝和金属板间的电场虽然不是解：金属丝和金属板间的电场虽然不是 匀强电场，但仍可用匀强电场，但仍可用 可得可得 代入数据得：代入数据得：v=3.0107 m/s现在学习的是第6页，共37页一、带电粒子一、带电粒子(微粒微粒)在电场中的直线加速问题在电场中的直线加速问题n基本思路：先判断是什么电场，分析物基本思路：先判断是什么电场，分析物 体受力情况及运动性质。体受力情况及运动性质。n1.在匀强电场中在匀强电场中n(1)牛顿第二定律与运动

4、规律综合处理牛顿第二定律与运动规律综合处理;n(2)应用能量（动能定理）的观点分析问题；应用能量（动能定理）的观点分析问题；n2.在非匀强电场中在非匀强电场中n应用能量应用能量(动能定理）分析问题动能定理）分析问题.现在学习的是第7页，共37页 例题例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在：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炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属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？板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？-U +金属丝 金

5、属板VE电子的质量为电子的质量为0.9110-30 kg，电，电子的电荷量子的电荷量e=1.610-19 C现在学习的是第8页，共37页 如图一带电粒子以如图一带电粒子以垂直垂直匀强电场匀强电场的场强方向以初速度的场强方向以初速度v0射入电场，若射入电场，若不计粒子的重力不计粒子的重力，带电粒子将做什，带电粒子将做什么运动？么运动？lv0d+-qF现在学习的是第9页，共37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-qy垂直电场方向垂直电场方向：匀速匀速直线运动直线运动沿电场方向沿电场方向：初速为零的：初速为零的匀加速匀加速直线运动直线运动mU2+-dLFv0XY现在学习的

6、是第10页，共37页垂直电垂直电场方向场方向:沿电场沿电场方向方向:ay=F/m=qE/m=qU/md运运动动分分析析Vt2=V02+Vy2=?做做类似平抛运动类似平抛运动Vx=V0 X=V0t现在学习的是第11页，共37页例题例题2：如图所示一电子以初速度如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直沿垂直电场方向射入的电场，两极板的长度为电场方向射入的电场，两极板的长度为L=6.0cm，相，相距距d=2cm，极板间电压，极板间电压U=200V.求求1）电子射出电场）电子射出电场所用时间？所用时间？v0-qmU+-dLF现在学习的是第12页，共37页解：解：1）电子在水平方向做匀速运

7、动电子在水平方向做匀速运动，由，由 L=v0t 可求得电子可求得电子在电场中的运动时间在电场中的运动时间t=L/v0，现在学习的是第13页，共37页例题例题2：一电子水平射入如图所示的电场中，射一电子水平射入如图所示的电场中，射入时的速度入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度为两极板的长度为L=6.0cm，相距，相距d=2cm，极板间电压，极板间电压U=200V.求求2）电子射出电场时沿垂直板面方向偏移的距离）电子射出电场时沿垂直板面方向偏移的距离y。-qymU+-dLF现在学习的是第14页，共37页解：解：1）电子在垂直电场方向做匀速运动电子在垂直电场方向做匀速运动，由，由 L=

8、v0t 可求得电子可求得电子在电场中的运动时间在电场中的运动时间t=L/v0，2）电子在沿电场方向做匀加速运动，电子在沿电场方向做匀加速运动，加速度加速度a=F/m=qE/m=eU/md.电子射出电场时电子射出电场时竖直偏移的距离竖直偏移的距离y=at2/2，（其中（其中t为电子在电场中运动时间），为电子在电场中运动时间），根据根据y=at2/2中，得到中，得到 代入数值得代入数值得y=0.36cm现在学习的是第15页，共37页例题例题2：一电子水平射入如图所示的电场中，一电子水平射入如图所示的电场中，射入时的速度射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度为两极板的长度为L=6.0c

9、m，相距，相距d=2cm，极板间电压，极板间电压U=200V.求求3)电子离开电场时偏转的角度电子离开电场时偏转的角度。v0-qymU2+-dLFvtv0vy现在学习的是第16页，共37页y3）电子离开电场时沿电场方向的分速度为）电子离开电场时沿电场方向的分速度为Vy，离开电场时的偏转角度为离开电场时的偏转角度为 角度为角度为6.8度度v0+-VyV0Vt现在学习的是第17页，共37页例题例题2：一电子水平射入如图所示的电场中，一电子水平射入如图所示的电场中，射入时的速度射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度为两极板的长度为L=6.0cm，相距，相距d=2cm，极板间电压，极板间

10、电压U=200V.4)如何求电子离开电场时的速度？如何求电子离开电场时的速度？yv0+VyVtV0现在学习的是第18页，共37页二。带电粒子二。带电粒子(微粒微粒)在电场中的偏转问题在电场中的偏转问题n处理电偏转问题的基本思路处理电偏转问题的基本思路:n1.运动的合成与分解运动的合成与分解;n2.能量观点能量观点(动能定理）动能定理）.对于匀强电场则常用对于匀强电场则常用现在学习的是第19页，共37页例题：例题：在加上电压在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷并处于真空中的金属板间有一正电荷q，质量为，质量为m，只在电场力作用下只在电场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？从静止释放，电

11、荷将做什么运动？例题例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射实验表明，炽热的金属丝可以发射电子电子。在炽热金属丝和金属板。在炽热金属丝和金属板间加以电压间加以电压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？从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？例题例题2：如图所示一如图所示一电子电子以初速度以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方向射入的沿垂直电场方向射入的电场，两极板的长度为电场，两极板的长度为L=6.0cm，相距，相距d=2cm，极板间电压，极板间电压U=200V.求求1）电子射出

12、电场所用时间？）电子射出电场所用时间？现在学习的是第20页，共37页1、带电粒子：、带电粒子：（1）一般微观粒子（如电子、质子等），在电场中）一般微观粒子（如电子、质子等），在电场中运动时重力远小于电场力，所以一般不计重力。但质运动时重力远小于电场力，所以一般不计重力。但质量不可忽略。量不可忽略。（2）带电体（如液滴、尘埃、小球等），一般重力不）带电体（如液滴、尘埃、小球等），一般重力不能忽略。能忽略。一般情况下，带电粒子指微观粒子，但有时粒子的一般情况下，带电粒子指微观粒子，但有时粒子的含义不明确，需根据题目所给条件加以分析。含义不明确，需根据题目所给条件加以分析。如重力与电场力大小相近时，

13、重力不可忽略；若电场力如重力与电场力大小相近时，重力不可忽略；若电场力远大于重力，可忽略；也可根据物体的运动性质来判断。远大于重力，可忽略；也可根据物体的运动性质来判断。注意：注意：现在学习的是第21页，共37页（1）匀强电场：匀强电场：如在带等量异种电荷的平行金属板之如在带等量异种电荷的平行金属板之间的电场间的电场（2）非匀强电场：非匀强电场：如单个的正电荷形成的电场、单个如单个的正电荷形成的电场、单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电场、等量的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板所形成的电场同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板所形成的电场

14、等。等。2、电场：、电场：3、分析受力时要多一项电场力，讨论功能问题时要、分析受力时要多一项电场力，讨论功能问题时要正确计算电场力做功及电势能的变化。正确计算电场力做功及电势能的变化。现在学习的是第22页，共37页直线加速器直线加速器粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同现在学习的是第23页，共37页课堂练习题课堂练习题 2让一价氢离子、一价氦离让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过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，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，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明它们是否会分为三股？

15、请说明理由。理由。现在学习的是第24页，共37页比较离子在偏转电场的侧移距离比较离子在偏转电场的侧移距离y如果如果 y不相同不相同比较离子是否以相比较离子是否以相同偏角同偏角 射出射出如果如果 y 相同相同如果如果不相同不相同会分为三股会分为三股如果如果 相同相同不会分为三股不会分为三股会分为三股会分为三股现在学习的是第25页，共37页练习练习1：一个初速度为零的电子，在场强为：一个初速度为零的电子，在场强为4.0103 V/m的匀强电场中被加速，求经过的匀强电场中被加速，求经过2.010-8 s后，电子的速度和动能。后，电子的速度和动能。解：解：电子在匀强电场中的加速度电子在匀强电场中的加速

16、度:a=F/m=eE/m速度速度:v=at=eEt/m=1.410-7 m/s 动能动能Ek=8.910-17 J现在学习的是第26页，共37页练习练习2。一动能为。一动能为1000eV的电子，沿的电子，沿着与电场垂直的方向进入匀强偏转电场，着与电场垂直的方向进入匀强偏转电场，已知偏转电极长已知偏转电极长6.0cm，相距离，相距离1cm，偏转电压偏转电压4.0V，求电子离开偏转电场时，求电子离开偏转电场时的偏转角度。的偏转角度。现在学习的是第27页，共37页解：由偏转角度公式及1eV=1.610-19J,有=0.012,得：=0.69现在学习的是第28页，共37页练习练习3。两块平行的金属板。

17、两块平行的金属板A、B之间的电压是之间的电压是80V，一个电子以，一个电子以6.0106 m/s的速度从小孔的速度从小孔C垂直垂直A板进入电场，该电子能打在板进入电场，该电子能打在B板上吗？如果能板上吗？如果能打在打在B板上，它到达板上，它到达B板时的速度有多大？如板时的速度有多大？如果电源电压变为果电源电压变为120V，情况又会怎样？，情况又会怎样？现在学习的是第29页，共37页解解:电子射入电场时具有的初动能电子射入电场时具有的初动能:Ek=1.610-17 J,电子从电子从A板到达板到达B板需克服电场力做功板需克服电场力做功:W=qU=1.310-17JEk W,可见电子能打在可见电子能

18、打在B板，板，到达到达B板时的速度为板时的速度为v=如果电源电压变为如果电源电压变为120V，则电子从，则电子从A板到达板到达B板板需克服电场力做功：需克服电场力做功：W=qU=1.9 10-17 J，这时这时EkW,电子不能打在电子不能打在B板。板。现在学习的是第30页，共37页三、带电粒子先加速后偏转在电子技术中三、带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用的应用示波管。示波管。v构造构造电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧荧光光屏屏现在学习的是第31页，共37页v原理图原理图+-V0LPYY现在学习的是第32页，共37页1、如图所示，在真空室中有两个水平金属板，板间距为d，有一质量为m的带电液滴，

19、电荷量为q，自上极板的上表面处由静止开始自由下落，当它运动到两极板间距离的中点时，给两极板加电压U，使电荷受到向上的力，当电压等于多大时，才能使小液滴在刚好接近下极板时开始向上运动？m qd现在学习的是第33页，共37页解析：方法一、液滴自由落体至两板间中点时速度大小由V2=2gh 得V=加上电压后所受合力 F=qU/d-mg液滴向上的加速度大小 a=F/m=qU/md-g 再经d/2的距离速度减为零，即V2=2a*d/2=(qU/md-g)d由解得 U=2mgd/q现在学习的是第34页，共37页方法二、对整个过程进行研究，初速、末速均为零，Ek=0 由动能定理有：mgd-qU/2=0解得：U=2mgd/q现在学习的是第35页，共37页n2、如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，接在电压为U的电源上，在A板的中央P点处放置一个电子放射源，可以向各个方向发射电子。设电子的质量为m，电量为e，射出的初速度为v，求电子打在B板上的区域面积？（不计电子的重力）现在学习的是第36页，共37页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第37页，共37页