教育精品：第八节带电粒子在电场中的运动1.ppt

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1、仪器名称：示波器器名称：示波器 型型 号：号：COS5100系统运行时，数以系统运行时，数以1010亿计的电子就亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞储存环中发生碰撞 北京正负电子对撞机加速器的北京正负电子对撞机加速器的起点起点 第一章第一章 第九节第九节 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定示或运动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的、带电的基本粒子基本粒子：如电子，质子，：如电子，质子，粒子，正负粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场

2、力相比在小得多，离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。+_UUE加速加速匀速匀速匀速匀速+qmV0V=?一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速方法方法1：运用运动学和动力学方法求解，设板：运用运动学和动力学方法求解，设板间距为间距为d,因电场力为恒力，所以有因电场力为恒力，所以有方法方法2：运

3、用能量观点求解：运用能量观点求解速度与电势差速度与电势差U、比荷量、比荷量q成正比与距离成正比与距离d无关无关知识点巩固n1让原来静止的氢核让原来静止的氢核,氘核氘核,氚的混合物氚的混合物经同一电场加速后经同一电场加速后,它们具有它们具有 nA.相同的速度相同的速度 B.相同的动能相同的动能 nC.相同的动量相同的动量 D.以上都不对以上都不对 2在例在例1中中,加速后加速后,速度最大的是速度最大的是_ B 氢核如图所示，在如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向Q板运动，板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正

4、确的是：()A.两板间距越大，加速的时间越长两板间距越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大，两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达则电子到达Q板时的速度就越大板时的速度就越大C.电子到达电子到达Q板时的速度与板间距板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间电子的加速度和末速度都与板间距离无关距离无关AC 1：非匀强电场中：非匀强电场中,如何计算？如何计算？电场力做功，只于始末位置电势差有关电场力做功，只于始末位置电势差有关2：若带正电粒子以：若带正电粒子以V0负板向负板向正板运动，分析正板运动，分析粒子运动情况粒子运动情况

5、明确粒子明确粒子V，a的的变化情况变化情况思思 考：考：3.若粒子以初速度若粒子以初速度V0沿沿垂直垂直场强方向进入电场，场强方向进入电场，离子的运动情况如何？离子的运动情况如何？二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转 d+-二、带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 lv0d-qvv0vyS1.粒子穿越电场的时间粒子穿越电场的时间t=?2.粒子离开电场的速度粒子离开电场的速度V=？3.粒子离开电场时的偏角粒子离开电场时的偏角=？4.沿垂直于板面方向偏移的距离沿垂直于板面方向偏移的距离=？5.S =?侧移量侧移量偏转角度偏转角度粒子好象是从入射线中点直接射出来的粒子好象是从入射线中点直接射

6、出来的类类平平抛抛运运动动课堂小结：课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法类似平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动练习练习1：一个初速度为零的电子，在场强：一个初速度为零的电子，在场强为为4.0103 V/m的匀强电场中被加速，的匀强电场中被加速，求经过求

7、经过2.010-8 s后，电子的速度和动后，电子的速度和动能。能。(电子质量为电子质量为0.9110-30kg)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度:a=F/m=eE/m速度速度:v=at=eEt/m=1.4107 m/s 动能动能Ek=8.910-17 J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，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因为交变电压的变化周期相同 例例33如图所示，在点电荷如图所示，在点电荷+Q+Q的电场中的电场中有有A A、B B两点，将质子和两点，将质子和粒子分别从粒子分别从A A点由静止释放，到达点由静止释放，到达

8、B B点时它们速度大点时它们速度大小之比为多少？小之比为多少？解析：质子和解析：质子和粒子都是正离子，从粒子都是正离子，从A A点释点释放将受电场力作用加速运动到放将受电场力作用加速运动到B B点。设点。设ABAB两两点间的电势差为点间的电势差为U U，由动能定理有，由动能定理有ABQ带电粒子在电场中的加速偏转综合问题带电粒子在电场中的加速偏转综合问题带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.离开电场时的偏转角离开电场时的偏转角离开电场

9、时的偏转角离开电场时的偏转角 离开电场时的偏移量离开电场时的偏移量离开电场时的偏移量离开电场时的偏移量 带电粒子离开电场时的偏转角和偏移量均与带电粒子的质量和带电粒子离开电场时的偏转角和偏移量均与带电粒子的质量和电量无关电量无关.仅决定于加速电场和偏转电场。仅决定于加速电场和偏转电场。例例2、带电粒子经加速电场加速后垂直进入带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的办法有：偏转电场时偏转角增大，可采用的办法有：（）A、增加带电粒子的电量增加带电粒子的电量B、降低加速电压；降低加速电压；C、提高偏转电压；

10、提高偏转电压；D、减小两平行板间的距离。减小两平行板间的距离。BCDACD例例3：有一电子（电量为：有一电子（电量为e、质量为、质量为m）由）由静止经过电压静止经过电压U0加速后，进入两块间距为加速后，进入两块间距为d、电压为、电压为U的平行金属板间，若电子从两的平行金属板间，若电子从两板正中央射入，且刚好能穿出电场。板正中央射入，且刚好能穿出电场。求（求（1）金属板的长度。）金属板的长度。（2）电子离开电场时的动能。）电子离开电场时的动能。电子枪电子枪荧光屏荧光屏偏转电极偏转电极+-X XX X、y y、y yX XX X、y y、y y亮斑亮斑如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX、YYYY

11、上上不加电压，电子如何运动？不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX上不加电压，偏转电极上不加电压，偏转电极YYYY上加电压上加电压电子又如何运动？电子又如何运动？三、示波管原理三、示波管原理巩固提高巩固提高例例1.让让一价氢一价氢离子、一价氦离离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。股？请说明理由。答案：不会分为三股。答案：不会分为三股。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

12、y如果如果 y不相同不相同比较离子是否以比较离子是否以相同偏角相同偏角 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练习练习3。两块平行的金属板。两块平行的金属板A、B之间的电压之间的电压是是80V，一个电子以，一个电子以6.0106 m/s的速度从的速度从小孔小孔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？如果能打在板上吗？如果能打在B板上，它到达板上，它到达B板时板时的速度有多大？如果电源电压变为的速度有多大？如果电源电压变为120V，情况又会怎样？情况又会怎样？解解:电子射入

13、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板需克服电场力做功：板需克服电场力做功：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。例题例题1：如图所示，水平放置的：如图所示，水平放置的A、B两平两平行板相距行板相距h，上板上板A带正电。现有质量为带正电。现有质量为m，带带电量为电量为+q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以初处，以初速度速度V0竖直向上从竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到使小球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差UAB应为应为多少？多少？hABV0H解：将动能定理用于运动全过解：将动能定理用于运动全过程，由程，由W=Ek得得-mg(H+h)-qUAB=0-mV2012整理可得整理可得UAB=mV2-2g(H+h)2q