带电粒子在电场中运动pp优秀课件.ppt

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1、带电粒子在电场中运动pp第1页，本讲稿共16页二、带电粒子在匀强电场中的平衡问题二、带电粒子在匀强电场中的平衡问题1.平行电极板水平放置，如图所示，有一质量为平行电极板水平放置，如图所示，有一质量为m的带电油的带电油滴，放在两极板之间恰好保持静止，已知两极板电势差为滴，放在两极板之间恰好保持静止，已知两极板电势差为U，间距为，间距为d。则。则:A.油滴带正电油滴带正电,电量为电量为mgU/dB.油滴带正电油滴带正电,电量为电量为mgd/UC.油滴带负电油滴带负电,电量为电量为mgd/UD.油滴带负电油滴带负电,电量为电量为2mgd/U第2页，本讲稿共16页讨论讨论(1)(1)下板接地，上板向上

2、平移一小段距离，则下板接地，上板向上平移一小段距离，则:A.A.油滴受电场力增大油滴受电场力增大 B.B.油滴将向下加速直线运动油滴将向下加速直线运动C.C.油滴电势能将减小油滴电势能将减小(2)(2)若迅速将平行板在竖直平面内顺时针转动若迅速将平行板在竖直平面内顺时针转动90900 0,那么那么,油滴将做油滴将做:A.A.上抛运动上抛运动 B.B.平抛运动平抛运动 C.C.仍静止仍静止 D.D.匀加速直线运动匀加速直线运动第3页，本讲稿共16页2.如图所示如图所示,平行板间形成匀强电场平行板间形成匀强电场,板间距为板间距为d,一带负一带负电的粒子从上板边缘射入电的粒子从上板边缘射入,沿直线从

3、下板边缘射出沿直线从下板边缘射出,粒子粒子质量为质量为m,电量为电量为q,下列说法正确的是下列说法正确的是:A.粒子加速度为零粒子加速度为零.B.粒子的电势能减少了粒子的电势能减少了mgdC.两极板间的电势差为两极板间的电势差为mgd/q D.M板比板比N板电势高板电势高MMN Nv v第4页，本讲稿共16页三三.带电粒子在电场中的加速运动带电粒子在电场中的加速运动1.一质量为一质量为m,所带电荷量为所带电荷量为-q的粒子以速度的粒子以速度v0射入两射入两带电平行极板间带电平行极板间,如图所示，已知两极板间的电势差如图所示，已知两极板间的电势差为为U，距离为，距离为d，不计重力，则粒子穿出电场

4、时的速，不计重力，则粒子穿出电场时的速度为度为:mm-q-qv v0 0d d+-思考思考:若粒子从正极板水平射入电场，若粒子从正极板水平射入电场，v0为多大时，粒子恰为多大时，粒子恰好到达负极板好到达负极板?第5页，本讲稿共16页思考思考:如图如图,在点电荷在点电荷Q的电场中有的电场中有A、B两点两点,将将质子质子()和的和的粒子粒子()分别从分别从A点由静止释放到点由静止释放到达达B点时点时,它们的速度大小之比是多少？它们的速度大小之比是多少？A AB B第6页，本讲稿共16页变式一：如图所示变式一：如图所示,电子由静止开始从电子由静止开始从A A板向板向B B板运动板运动,当到达当到达B

5、 B板时速度为板时速度为v,v,保持两板间电势差不变保持两板间电势差不变,则则A.A.当增大两极板间距时当增大两极板间距时,v,v也增大也增大B.B.当减小两极板间距时当减小两极板间距时,v,v增大增大C.C.当改变两极板间距时当改变两极板间距时,v,v不变不变D.D.当增大两极板间距时当增大两极板间距时,电子在两极板间运动的时间增大电子在两极板间运动的时间增大A AB B第7页，本讲稿共16页变式四：如图所示变式四：如图所示,A,B为平行金属板为平行金属板,两板相距为两板相距为d,分别与电源两极分别与电源两极相连相连,两板的中央各有小孔两板的中央各有小孔M、N,今有一带电质点今有一带电质点,

6、自自A板上方相距板上方相距为为d的的p点由静止自由下落（点由静止自由下落（p、M、N三点在同一竖直线上）三点在同一竖直线上）,空气空气阻力不计阻力不计,到达到达N点的速度恰好为零点的速度恰好为零,然后按原路径返回然后按原路径返回,若保持两板若保持两板间的电压不变间的电压不变,则：则：A.若把若把A板向上平移一小段距离板向上平移一小段距离,质点自质点自P点下落仍能返回点下落仍能返回B.若把若把B板向下平移一小段距离板向下平移一小段距离,质点自质点自P点下落仍能返回点下落仍能返回C.若把若把A板向上平移一小段距离板向上平移一小段距离,质点自质点自P点下落后将穿过点下落后将穿过N孔继孔继 续下落续下

7、落D.若把若把B板向下平移一小段距离板向下平移一小段距离,质点自质点自P点下落后将穿过点下落后将穿过N孔继孔继 续下落续下落A AB Bd dd dMMN NS SP P第8页，本讲稿共16页变式一：如图所示变式一：如图所示,一个质量为一个质量为m,所带电量为所带电量为q的带电粒子的带电粒子,从从两平行板的中点与匀强电场相垂直的方向射入两平行板的中点与匀强电场相垂直的方向射入,粒子的重力不计粒子的重力不计.当粒子的入射速度为当粒子的入射速度为v0时时,它恰好穿过这个电场而不会碰到金它恰好穿过这个电场而不会碰到金属板属板,现欲使入射速度为现欲使入射速度为v0/2的这个粒子也恰好穿过这个电场的这个

8、粒子也恰好穿过这个电场而不会碰到金属板而不会碰到金属板,则在其它条件不变的情况下则在其它条件不变的情况下,只需只需:A.使金属板的长度变为原来的使金属板的长度变为原来的1/2B.使两板间的电势差减小为原来的使两板间的电势差减小为原来的1/2C.使两板间距离增大为原来的使两板间距离增大为原来的2倍倍D.使两板间距离增大为原来的使两板间距离增大为原来的4倍倍v v0 0第9页，本讲稿共16页变式四：质量为变式四：质量为m,电量为电量为-q微粒微粒(重力不计重力不计),在匀强电场中的在匀强电场中的A点的速度为点的速度为v,方向与电场线垂直方向与电场线垂直,在在B点的速度为点的速度为2v,如图所示如图

9、所示,已知已知A,B两点间的距离为两点间的距离为d,求求:(1)A,B两点间的电势差两点间的电势差.(2)电场强度的大小和方向电场强度的大小和方向.A AB Bv v第10页，本讲稿共16页2 2、如图所示如图所示,有三个质量相等有三个质量相等,分别带正电分别带正电,负电负电,和不带电的和不带电的小球小球,从平行板电场中的从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于电场射入点以相同的初速度垂直于电场射入,它们分别落到它们分别落到A,B,C三点三点,则可判断则可判断:A.落到落到A点的小球带正电点的小球带正电,落到落到B点的小球不带电点的小球不带电B.三小球在电场中运动时间相等三小球在电场中运动时间

10、相等C.三小球到达正极板时的动能关系是三小球到达正极板时的动能关系是EkAEkBEkCD.三小球在电场中运动的加速度关系是三小球在电场中运动的加速度关系是aAaBaC+v v0 0A AB BC C-A.重力对它们的冲量相同重力对它们的冲量相同B.电场力对电场力对B做正功做正功C.电场力对它们的冲量关电场力对它们的冲量关系是系是D.电场力对它们做功的关电场力对它们做功的关系是系是+-ABCv0第11页，本讲稿共16页3.质量为质量为m=510-5kg的带电粒子以的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放的速度从水平放置的平行金属板置的平行金属板A,B的中央飞入板间的中央飞入板间,如图所示如图所示

11、,已知板长已知板长l=10cm,板间距离板间距离d=2cm,当当UAB=103v时时,带电粒子恰好沿中带电粒子恰好沿中央直线穿过板间央直线穿过板间,则则AB间所加电压在什么范围内带电粒子间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出能从板间飞出.v v0 0A AB B+-第12页，本讲稿共16页4.4.如图，如图，A A、B B为两块足够大的平行金属板，间距为为两块足够大的平行金属板，间距为d d，接在电压为接在电压为U U的电源上。在的电源上。在A A板的中央点放置一个电子板的中央点放置一个电子放射源，可以向各个方向释放电子。设电子的质量为放射源，可以向各个方向释放电子。设电子的质量为m m、

12、电量为、电量为e e，射出的初速度为，射出的初速度为v v。求电子打在板上的区。求电子打在板上的区域面积？（不计电子的重力）域面积？（不计电子的重力）BA+_P第13页，本讲稿共16页5.5.如图所示如图所示,相距为相距为d d的两块平行板的两块平行板M,NM,N与电源相连与电源相连,电键电键k k闭合后闭合后,M,N,M,N间有匀强电场间有匀强电场,一带电粒子垂直于电场方向从一带电粒子垂直于电场方向从M M板边缘射入电场板边缘射入电场,恰好打在恰好打在N N板的中央板的中央,不计重力不计重力.打开电键打开电键,粒子仍以原来速度由原位置射入粒子仍以原来速度由原位置射入,为了使粒子能刚好飞出为了

13、使粒子能刚好飞出电场而不碰到电场而不碰到N N板板,N,N板应如何移动板应如何移动?移动多少距离移动多少距离?MMN NK KL Lv v第14页，本讲稿共16页8.如图所示如图所示,质子束不断地沿平行于板的方向贴着质子束不断地沿平行于板的方向贴着A板以初速度板以初速度v0=4.0106m/s飞入两平行板飞入两平行板A,B间间,两板长均为两板长均为l=20cm,相距相距d=4.010-3m,两板间所加的电压两板间所加的电压UAB与时间的关系图线如图所示与时间的关系图线如图所示,.已已知质子质量知质子质量m=1.6710-27kg,电量电量q=1.610-19C,并设打到板上的质子并设打到板上的

14、质子均被板所吸收均被板所吸收.(1)设设U0=167V,求质子通过两板间时偏转距离的最大值求质子通过两板间时偏转距离的最大值(2)当当U0取某一值取某一值U1时时,就开始有质子不能从两板间飞出就开始有质子不能从两板间飞出,求求U1(3)当当U0取某一值取某一值U2时时,将完全无质子从两板间飞出将完全无质子从两板间飞出,求求U2A AB Bv v0 0U UABABU U0 00 01 12 23 34 45 5t/t/1010-8-8s s第15页，本讲稿共16页9.9.如图所示，如图所示，A A、B B是真空中平行放置的金属板是真空中平行放置的金属板,加上电压后加上电压后,它们它们之间的电场

15、可视为匀强电场。之间的电场可视为匀强电场。A,BA,B两极板间距离为两极板间距离为d=15cmd=15cm，今，今在在A A、B B两极板间加上如图所示的交变电压两极板间加上如图所示的交变电压,交变电压的周期交变电压的周期T=110T=110-6-6s s。t=0t=0时时A A板电势比板电势比B B板高板高,电势差电势差U U0 0=1080v=1080v。一个荷质比。一个荷质比q/m=110q/m=1108 8C/kgC/kg的带负电粒子在的带负电粒子在t=0t=0时从时从B B板附近由静止开始运动，板附近由静止开始运动，不计重力。问不计重力。问:(1)(1)当粒子通过多大位移时，粒子速度第一次达到最大值，最大速度为当粒子通过多大位移时，粒子速度第一次达到最大值，最大速度为多大多大?(2)(2)粒子再次运动到极板处时速度多大粒子再次运动到极板处时速度多大?B BA Ad dt(10t(10-6-6s)s)U(V)U(V)U U0 0-U-U0 01/31/35/65/64/34/3OO第16页，本讲稿共16页