选修31带电粒子在电场中运动.pptx

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1、2带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件研究条件：带电粒子_于电场方向进入匀强电.(2)受力特点：粒子所受电场力大小_，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直。(3)运动特点：做_运动，与力学中的平抛运动类似.(4)处理方法处理方法：类似于_，应用运动的合成与分解的方法沿初速度方向做_运动，垂直平抛运动匀速直线匀变速曲线 不变 知识点二、带电粒子在电场中的偏转第1页/共41页（5）运动规律(两平行金属板间距离为d，金属板长为l)v0v0t加速度a=第2页/共41页结论（2）无论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量y和

2、偏转角都是相同的，也就是轨迹完全重合.第3页/共41页1示波管的构造：_、_、_电子枪偏转电极荧光屏2工作原理(如图所示)知识点三、示波管的原理(1)如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏_，在那里产生一个亮斑中心第4页/共41页(2)YY上加的是待显示的_XX上是机器自身的锯齿形电压，叫做_电压若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图像信号电压扫描第5页/共41页例题1、如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度

3、取g，求：(1)水平向右电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的1/2，物块的加速度是多大；(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能第6页/共41页课堂练习1、如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m0.2kg、带电荷量为q2.0106C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的摩擦因数0.1.从t0时刻开始，空间上加一个如图乙所示的电场(取水平向右的方向为正方向，g取10m/s2)求：(1)4秒内小物块的位移大小；(2)4秒内电场力对小物块所做的功甲乙第7页/共41页例题1、如图所示，带正电的粒子以速度v0沿两板之间的中线进入两板间的匀强电场中，恰好沿下板的边缘飞出，已知

4、板长为L，板间的距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t(不计粒子的重力)，则在前时间内，电场力对粒子做的功为()B B第8页/共41页第9页/共41页第10页/共41页(1)电子离开加速电场时的速度(2)电子离开偏转电场时的侧向速度(3)电子离开偏转电场时侧向移动的距离第11页/共41页例题3、示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()A极板X应带正电B极板X应带正电C极板Y应带正电D极板Y应带正电第12页/共41页课堂练习3、(2011安徽卷)图(a)为示波管的原理图如果在电极YY之间

5、所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()B第13页/共41页第14页/共41页第15页/共41页第16页/共41页第17页/共41页第18页/共41页【例例5 5】如图如图1515甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为忽略不计，电子发射装置的加速电压为U U0 0，电容器板长，电容器板长和板间距离均为和板间距离均为L L10 cm10 cm，下极板接地，电容器右端到，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是荧光屏的距离也是L L10 cm10 cm，在电容

6、器两极板间接一交，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示(每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的平行板的过程中电压是不变的)求：求：(1)(1)在在t t0.06 s0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处；时刻，电子打在荧光屏上的何处；(2)(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？荧光屏上有电子打到的区间有多长？甲乙第19页/共41页课堂练习5、一个质量为m、电荷量为q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图

7、所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔、竖直高度相等，电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等、方向竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是 ()CA小球在水平方向一直做匀加速直线运动B若场强大小等于mg/q，则小球经过每一无电场区的时间均相同C若场强大小等于2mg/q，则小球经过每一电场区的时间均相同D若场强大小等于2mg/q，则小球经过每一无电场区的时间不相同 第20页/共41页分组训练分组训练提升能力提升能力1如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则()A当增大两板间距离时，v也增大B当减小两板间距离时，v增大

8、C当改变两板间距离时，v不变D当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大BCD第21页/共41页3如图所示，A、B两导体板平行放置，在t0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)分别在A、B两板间加四种电压，它们的UABt图线如下列四图所示其中可能使电子到不了B板的是（）B第22页/共41页4(2010天津卷天津卷)质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图所示，领域汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图所示，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏，板右端到屏的距离为的

9、距离为D，且，且D远大于远大于L，OO为垂直于屏的中心轴线，为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离不计离子重力和离子在板间偏离OO的距离以屏中心的距离以屏中心O为原点建立为原点建立xOy直角坐标系，其中直角坐标系，其中x轴沿水平方向，轴沿水平方向，y轴沿轴沿竖直方向设一个质量为竖直方向设一个质量为m0、电荷量为、电荷量为q0的正离子以速的正离子以速度度v0沿沿OO的方向从的方向从O点射入，板间不加电场和磁场时，点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上离子打在屏上O点若在两极板间加一沿点若在两极板间加一沿y方向场强为方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离的匀强电场，求离子射到

10、屏上时偏离O点的距离点的距离y0.第23页/共41页5(2011安徽卷)如图a所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图b所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上则t0可能属于的时间段是()第24页/共41页第25页/共41页第26页/共41页运用等效思想建立复合场模型处理相关问题例例1 1在水平向右的匀强电场中，有一质量为在水平向右的匀强电场中，有一质量为m m，带，带正电的小球，用长为正电的小球，用长为L L的绝缘细线悬挂于的绝缘细线悬挂于O O点，稳定点，稳定时小球静止于时小球静止于A

11、 A点，细线与竖直方向夹角为点，细线与竖直方向夹角为，如，如图所示，现给小球一个垂直于悬线的初速度，使小图所示，现给小球一个垂直于悬线的初速度，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动，求：球恰能在竖直平面内做圆周运动，求：（1 1）小球运动过程中的最小速度；）小球运动过程中的最小速度；（2 2）小球在）小球在A A点的初速度。点的初速度。第27页/共41页例例2 2、如图所示，、如图所示，abab是半径为是半径为R R的圆的一条直径，该的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小为圆处于匀强电场中，场强大小为E E，方向一定且与，方向一定且与圆周在同一平面内，现在该平面内将一带正电圆周在同一平面内，

12、现在该平面内将一带正电q q的的小球从小球从a a点以相同的初动能抛出，抛出方向不同时，点以相同的初动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在所有的点中，到达小球会经过圆周上不同的点，在所有的点中，到达c c点时小球的动能最大，已知点时小球的动能最大，已知cab=30cab=30，若不计，若不计重力和空气阻力，试求：重力和空气阻力，试求：（1 1）电场方向与）电场方向与acac间的夹角间的夹角为多大为多大?（2 2）若小球在）若小球在a a点时初速度与电场方向垂直，则小点时初速度与电场方向垂直，则小球恰好能落在球恰好能落在c c点，那么初动能为多大点，那么初动能为多大?第28页/共

13、41页第29页/共41页第30页/共41页第31页/共41页例例4.4.如图示，水平方向匀强电场中，有一带为如图示，水平方向匀强电场中，有一带为+q,+q,质量为质量为m m的电体的电体P P自自O O点竖直向上射出，它的初速度点竖直向上射出，它的初速度为为v v0 0，当它上升到最高点，当它上升到最高点M M时，它的速度仍为时，它的速度仍为v v0 0 ，求求:MOEPOv0（1 1）电场强度为多大？）电场强度为多大？（2 2）物体折回并通过与）物体折回并通过与O O同一水平线上的同一水平线上的O O 点时，速点时，速 度为多大？度为多大？第32页/共41页例例5 5、光光滑滑水水平平面面上

14、上有有一一边边长长为为l l 的的正正方方形形区区域域处处在在场场强强为为E E的的匀匀强强电电场场中中，电电场场方方向向与与正正方方形形一一边边平平行行。一一质质量量为为m m、带带电电量量为为q q的的小小球球由由某某一一边边的的中中点点，以以垂垂直直于于该该边边的的水水平平初初速速v v0 0进进入入该该正正方方形形区区域域。当当小小球球再再次次运运动动到到该该正正方方形区域的边缘时，具有的动能可能为形区域的边缘时，具有的动能可能为(）A0ABC第33页/共41页例例6 6、如图示，水平放置的金属板上方有一固定的正电荷、如图示，水平放置的金属板上方有一固定的正电荷Q Q，一表面绝缘的带正

15、电的小球（可视为质点，且不影响，一表面绝缘的带正电的小球（可视为质点，且不影响Q Q的电场），从左端以初速度的电场），从左端以初速度v v0 0滑上金属板，沿光滑的上滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中表面向右运动到右端，在该运动过程中 （）A.A.小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动B.B.小球先减速后加速运动小球先减速后加速运动C.C.小球受电场力恒定小球受电场力恒定D.D.电场力对小球做的功为零电场力对小球做的功为零ADv0Q第34页/共41页第35页/共41页例例8 8、一质量为一质量为m m，带电量为，带电量为+q+q的小球从距地面高的小球从距地面高h h处处以一

16、定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管,管的上管的上口距地面口距地面h/2h/2，为使小球能无碰撞地通过管子，可在，为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。如图：求：强电场。如图：求：（1 1）小球的初速度）小球的初速度v v0 0；（2 2）电场强度）电场强度E E的大小；的大小；（3 3）小球落地时的动能。）小球落地时的动能。hLh/2m+qv0第36页/共41页 质量质量

17、m m、带电量、带电量+q+q的滑块，在竖直放置的光滑绝缘的滑块，在竖直放置的光滑绝缘圆形轨道上运动，轨道半径为圆形轨道上运动，轨道半径为r r，现在该区域加一竖直向，现在该区域加一竖直向下的匀强电场，场强为下的匀强电场，场强为E E，为使滑块在运动中不离开圆形，为使滑块在运动中不离开圆形轨道，求：滑块在最低点的速度应满足什么条件？轨道，求：滑块在最低点的速度应满足什么条件？OACBE+q m例例9 9、第37页/共41页第38页/共41页讨论：若上板接地呢？第39页/共41页例例.A、B为平行金属板，两板相距为为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相，分别与电源两极相连，两板的中央各有一

18、小孔连，两板的中央各有一小孔M和和N今有一带电质点，自今有一带电质点，自A板上方相距为板上方相距为d的的P点由静止自由下落点由静止自由下落(P、M、N在同一竖在同一竖直线上直线上)，空气阻力忽略不计，到达，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两板间的电压不变，则然后沿原路返回，若保持两板间的电压不变，则A把把A板向上平移小段距离，质点板向上平移小段距离，质点自自P点自由下落后仍能返回点自由下落后仍能返回B把把A板向下平移一小段距离，质点板向下平移一小段距离，质点自自p点自由下落后将穿过点自由下落后将穿过N孔继续下落孔继续下落C把把B板向上平移一小段距离，质点板向上平移一小段距离，质点自自p点自由下落后仍能返回点自由下落后仍能返回D.把把B板向下平移一小段距离，质点板向下平移一小段距离，质点自自P点自由下落后将穿过点自由下落后将穿过N孔继续下落孔继续下落第40页/共41页感谢您的观看！第41页/共41页