山东省高密市第三中学高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动课件2（创新班）新人教选修31.ppt
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1、带电粒子在电带电粒子在电场中的运动场中的运动2021/8/8 星期日1、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A AB BU Ud 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：初速度不初速度不为零呢？为零呢？只适用于只适用于匀强电场匀强电场2021/8/8 星期日22 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：也适用于非也适用于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2021/8/8 星期日3 由于电场力做功与场强是由于电场力做功与场强是否匀强无关，
2、与运动路径也否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！无关，第二种方法仍适用！2021/8/8 星期日41 1、下列粒子由静止经加速电压为、下列粒子由静止经加速电压为U U的电场加的电场加速后，速后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （）哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （）A A、质子、质子 B B、电子、电子C C、氘核、氘核 DD、氦核、氦核 例与练例与练与电量成正比与电量成正比与比荷平方与比荷平方根成正比根成正比DB2021/8/8 星期日52 2、如图所示，、如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为两块平行金属板，质量为mm、电量为、
3、电量为+q+q的的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子到达时，粒子到达N N板板的速度为的速度为v v，如果要使这个带电粒子到达，如果要使这个带电粒子到达N N板的速度为板的速度为2v 2v，则下述方法能满足要求的，则下述方法能满足要求的是（是（）A A、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为2U 2U B B、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为4U 4U C C、使、使MM、N N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D D、使、使MM、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 例
4、与练例与练MMN NU Ud d+v与电压平方与电压平方根成正比根成正比B2021/8/8 星期日63 3、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UABUAB100V100V，一个质量为，一个质量为m=2.010-12kgm=2.010-12kg、电量为、电量为q=-5.010-q=-5.010-8C8C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0 v0=3.0103m/s=3.0103m/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子点，求粒子到达到达B B点时的速率。（不计粒子重力）点时的速率。（不计粒子重力）例与练例与练A A-v0B
5、 Bq为负为负2021/8/8 星期日7二、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、m2021/8/8 星期日8二、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偏转角偏转角侧移侧移2021/8/8 星期日9二、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/mq/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U U、l l、d d有关有关2021/8/8 星期日10二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀
6、强电场中的偏转与粒子比荷与粒子比荷q/mq/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U U、l l、d d有关有关类平抛运动类平抛运动2021/8/8 星期日11结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动速运动2021/8/8 星期日124 4、质量为、质量为mm、带电量为、带电量
7、为q q的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为它在离开电场后偏转角正切为0.50.5，则下，则下列说法中正确的是（列说法中正确的是（）A A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为粒子离开电场后的偏转角正切为0.250.25 B B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为粒子离开电场后的偏转角正切为0.250.25 C C、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来
8、的2 2倍，倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为则粒子离开电场后的偏转角正切为0.250.25 D D、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的2 2倍，倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为则粒子离开电场后的偏转角正切为0.250.25例与练例与练偏转角正切与偏转角正切与比荷成正比比荷成正比偏转角正切与偏转角正切与初动能成反比初动能成反比偏转角正切与偏转角正切与电压成正比电压成正比ABD2021/8/8 星期日135 5、质子、质子(质量为质量为mm、电量为、电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子(质量为质量为4m4m、电量为、电量为2e)2e)以相同的初动能垂以相同的初动能垂直
9、射入同一偏转电场中，离开电场后，它直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为们的偏转角正切之比为 ，侧移之，侧移之比为比为 。例与练例与练与电量成正比与电量成正比与电量成正比与电量成正比1:21:22021/8/8 星期日146 6、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（入偏转电场，如图所示。则由此可判断（）A A、b b和和c c同时飞离电场同时飞离电场 B B、在、在b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a a刚好打在下极刚好打在下极板上板上 C C、进入电场时，、进入电场时，c c速度最大，速度最大，a a
10、速度最小速度最小 D D、c c的动能增量最小，的动能增量最小，a a和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 例与练例与练BCD2021/8/8 星期日15析与解析与解2021/8/8 星期日167 7、如图，电子在电势差为、如图，电子在电势差为U1U1的加速电场中由静止的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为开始加速，然后射入电势差为U2U2的两块平行极板的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在间的电场中，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，下述四种情况中，一定能使电子的偏
11、转的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角角 变大的是变大的是 （）A A、U1U1变大、变大、U2U2变大变大 B B、U1U1变小、变小、U2U2变大变大C C、U1U1变大、变大、U2U2变小变小 D D、U1U1变小、变小、U2U2变小变小例与练例与练先加速后偏转先加速后偏转2021/8/8 星期日17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：与粒子的电量与粒子的电量q q、质量质量mm无关无关2021/8/8 星期日188 8、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加
12、速电场加速后，垂直射入同一偏经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（则它们（）A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 D D、到达屏上不同点、到达屏上不同点例与练例与练与粒子的电量与粒子的电量q q、质量质量mm无关无关ABC2021/8/8 星期日199 9 9 9、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好像是从初速度所在直线
13、的中点沿直线离场时就好像是从初速度所在直线的中点沿直线离场时就好像是从初速度所在直线的中点沿直线离场时就好像是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。开电场的。开电场的。开电场的。例与练例与练x2021/8/8 星期日20三、示波管的原理三、示波管的原理产生高速飞产生高速飞行的电子束行的电子束待显示的待显示的电压信号电压信号锯齿形扫锯齿形扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向偏移方向偏移使电子沿使电子沿x x方向偏移方向偏移2021/8/8 星期日21三、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之间加不变电压，使之间加不变
14、电压，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方方向向上偏移向向上偏移2021/8/8 星期日22三、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之间加不变电压，使之间加不变电压，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方方向向下偏移向向下偏移2021/8/8 星期日23三、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之间加不
15、变电压，使之间加不变电压，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 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，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方方向向里偏移向向里偏移2021/8/8 星期日24三、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之间加不变电压，使之间加不变电压，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？
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