带电粒子在电场中的偏转优秀课件.ppt

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1、带电粒子在电场中的偏转第1页，本讲稿共13页2 2、带电粒子的加速带电粒子的加速（1）运动状态分析：）运动状态分析：运动方向与电场力方向一致。运动方向与电场力方向一致。（2）功能观点分析：）功能观点分析：粒子动能变化量等于电势能的变化量。粒子动能变化量等于电势能的变化量。处理方法：处理方法：第2页，本讲稿共13页例例1、如图，水平放置的、如图，水平放置的A、B两平行板相距两平行板相距h，上板，上板A带正电，带正电，现有质量为现有质量为m、带电量为、带电量为+q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以处，以初速初速v0竖直向上从竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到板小孔进入

2、板间电场，欲使小球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差UAB应为多大？应为多大？hHv0AB解析：解析：小球在小球在B下方只受重力作用，做竖直上抛运动；进入电下方只受重力作用，做竖直上抛运动；进入电场受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动。场受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动。第一过程：第一过程：第二过程：第二过程：解方程得：解方程得：第3页，本讲稿共13页例例1、如图，水平放置的、如图，水平放置的A、B两平行板相距两平行板相距h，上板，上板A带正电，带正电，现有质量为现有质量为m、带电量为、带电量为+q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以处，以初速初速v0竖直向

3、上从竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差UAB应为多大？应为多大？hHv0AB解法解法2：将动能定理用于全过程，重力和电场力都做负功，则将动能定理用于全过程，重力和电场力都做负功，则由由 W=EK 得：得：整理得：第4页，本讲稿共13页 例例2 2、如图，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器、如图，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板两板间，距下板0.80.8厘米，两板间的电势差为厘米，两板间的电势差为300300伏，如果两板伏，如果两板间的电势差减小到间的电势差减小到6060伏，则带电小球运

4、动到极板上需多少时间伏，则带电小球运动到极板上需多少时间？hd解析：解析：以小球为研究对象，电势差以小球为研究对象，电势差U1=300V300V时，时，小球平衡；小球平衡；mg=qU1/d当当U2=6060V V时，小球向下做匀加速直线运动；时，小球向下做匀加速直线运动；mg-qU2/d=ma由由 h=at2/2 求出时间求出时间 t。第5页，本讲稿共13页3 3、带电粒子的偏转（限于匀强电场）带电粒子的偏转（限于匀强电场）（1）运动状态分析：）运动状态分析：带电粒子以速度带电粒子以速度V0垂直于电场线方向进入匀强电场，受到与垂直于电场线方向进入匀强电场，受到与初速度垂直的恒定的电场力作用，而

5、做匀变速曲线运动。初速度垂直的恒定的电场力作用，而做匀变速曲线运动。（轨迹为抛物线）（轨迹为抛物线）（2）处理方法：）处理方法：沿初速度方向为速度为沿初速度方向为速度为V0的匀速直线运动；的匀速直线运动；沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动；运动；v0Ld第6页，本讲稿共13页（3 3）基本公式）基本公式加速度：加速度：运动时间：运动时间：离开电场的偏转量：离开电场的偏转量：偏转角：偏转角：说明：说明：注意粒子的重力是否可注意粒子的重力是否可 以以忽略；忽略；注意由能量角度分析确定粒子初、注意由能量角度分析确定粒子初、末位置的电势差即末位置的电势差即Uy

6、=yU/d；由由y=tg的表达式可以推出：的表达式可以推出：将粒子速度方向反向延长，必通将粒子速度方向反向延长，必通过偏转电场的中点，即过偏转电场的中点，即 y=l/2tg。由由tg的表达式可知：同性质的表达式可知：同性质的带电粒子在同一加速电场中的带电粒子在同一加速电场中射入同一偏转电场，射出方向射入同一偏转电场，射出方向一致，与粒子无关一致，与粒子无关。v0Ld第7页，本讲稿共13页例例3、如图，如图，A、B两个带电质点（不计重力），两个带电质点（不计重力），qa：qb=3：1，它们以相同的初速度垂直于场强方向进入电场，它们以相同的初速度垂直于场强方向进入电场，A质点落在质点落在N板板中点

7、，中点，B质点落在质点落在N板的边缘，则：板的边缘，则：（1）A、B两质点质量之比；两质点质量之比；（2）A、B两质点动能增量之比；两质点动能增量之比；（3）A、B两质点动量增量之比；两质点动量增量之比；解析：（解析：（1）由）由a、x、y推出推出m，从而推出比值；，从而推出比值；（2）由质点垂直方向上的速度比和质量比的乘积得出动）由质点垂直方向上的速度比和质量比的乘积得出动 能的比；或直接由电场力所做的功等于动能的增量求得；能的比；或直接由电场力所做的功等于动能的增量求得；（3）由垂直方向上速度比与质量比的乘积得出；）由垂直方向上速度比与质量比的乘积得出；（3/4）（3/1）（3/2）+-M

8、Nv0AB第8页，本讲稿共13页例例4 4、一束电子流经、一束电子流经U=500VU=500V的加速电压加速后，在距两极板等的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入匀强电场，距处垂直进入匀强电场，若两板间若两板间d=1.0cmd=1.0cm，板长板长L=5.0cmL=5.0cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大的那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大的电压？电压？Uv0Ld解析：解析：加速过程由动能定理求出加速后加速过程由动能定理求出加速后的速度；的速度；进入偏转电场后求出偏转距离；进入偏转电场后求出偏转距离；根据能飞出的条件根据能飞出的条件yd/2得出得出

9、所加电压的大小。所加电压的大小。4 4、带电粒子在电场中先加速后偏转、带电粒子在电场中先加速后偏转第9页，本讲稿共13页例例5、如图，如图，在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的细线一端在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的细线一端连着一个质量为连着一个质量为m的小球，的小球，另一端固定在另一端固定在O点，把小球拉起至细点，把小球拉起至细线与场强平行，然后无初速度释放，已知小球摆到最底点的另一线与场强平行，然后无初速度释放，已知小球摆到最底点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为侧，线与竖直方向的最大夹角为，求小球经过最底点时细线对，求小球经过最底点时细线对小球的拉力。小球的拉力。第10页，本讲稿共1

10、3页1、有两个带电小球、有两个带电小球m1和和m2，带电量分别为，带电量分别为+Q1和和+Q2，沿同，沿同一直线相向运动，当它们相距一直线相向运动，当它们相距r时，速率分别为时，速率分别为v1和和v2，电势，电势能为能为E，在整个运动过程中电势能的最大值为多少？，在整个运动过程中电势能的最大值为多少？提示：总动能与电势能之和守恒，两小球最接近时速度提示：总动能与电势能之和守恒，两小球最接近时速度相等，动能最小，电势能最大。相等，动能最小，电势能最大。练习练习:第11页，本讲稿共13页2、如图：在如图：在xoy平面以下区域为匀强电场，场强为平面以下区域为匀强电场，场强为E，方向竖直向上，在方向竖

11、直向上，在xoy以上无电场，有一质量为以上无电场，有一质量为m的带电量为的带电量为+q的小球从离的小球从离xoy上方高为上方高为h处自由下落，然后进入电场。处自由下落，然后进入电场。设设qEm，求：，求：（1）小球下落到最低处的）小球下落到最低处的z坐标值。坐标值。（2）小球完成一次周期性运动所需的时间。）小球完成一次周期性运动所需的时间。zyxohE第12页，本讲稿共13页3、如图所示，平行板内的电场强度、如图所示，平行板内的电场强度E已知，一带电的小球用已知，一带电的小球用长为长为L的细绳固定于的细绳固定于O点，小球质量为点，小球质量为m电量为电量为+q，问小球刚，问小球刚好通过点，竖直向下的初速度为多少？好通过点，竖直向下的初速度为多少？E第13页，本讲稿共13页