物理带电粒子在电场中的运动新人教选修.pptx

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1、3 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运、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动状态来判定一、带电粒子分类：一、带电粒子分类：1 1、带电的微观粒子：如电子，质子，、带电的微观粒子：如电子，质子，粒子，正负粒子，正负离子等微观粒子。离子等微观粒子。2 2、带电宏观微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除、带电宏观微粒：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。非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。第第1页页/共共31页页二、带电粒子在匀强电场中的二、带电粒子在匀强电场中的特点：特点：运动情况：运动情况：受到恒定的电场力受到恒定的电场力受力情

2、况：受力情况：做匀变速运动做匀变速运动第第2页页/共共31页页三、三、带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d第第3页页/共共31页页qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d1 1、受力分析、受力分析:水平向右的电场力水平向右的电场力 F FEq=qU/dEq=qU/dF F2 2、运动分析、运动分析:初初速速度度为为零零，加加速速度度为为a=qU/mda=qU/md的的向向右右匀匀加速直线运动加速直线运动。解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解粒子加速后的速度只与加速电压有关粒子加速

3、后的速度只与加速电压有关第第4页页/共共31页页思考题思考题 如如两两极极板板间间不不是是匀匀强强电电场场该该用何种方法求解？为什么？用何种方法求解？为什么？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，与运动路径也否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法无关，第二种方法仍仍适用！适用！第第5页页/共共31页页所以所以例例1第第6页页/共共31页页 例例2：如图所示，在：如图所示，在P板附近有一电子由静止开始板附近有一电子由静止开始向向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：叙述正确的是：()A.两板间距越大，加速的时间越长

4、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 第第7页页/共共31页页 ld+-+Uv0q、m四、四、带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转第第8页页/共共31页页 ld+-+Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移四四.带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移

5、量试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角和偏转角第第9页页/共共31页页1.1.受受力力分分析析：粒粒子子受受到到竖竖直直向向下的静电力下的静电力F FEqEq=qU/dqU/d。2 2.运动规律分析运动规律分析:粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。x x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向：方向：加速度为加速度为 的的匀加速直线运动匀加速直线运动。v v v v0 0vy 3.3.x方向方向 4.4.y方向方向 5 5、离开电场时的偏转角度的正切：、离开电场时的偏转角度的正切：y y v v0 0vy F Fv v+-v0YdUY Y q L L第第10页页/共共31页页1

6、1、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的电势的电势差差U UABAB100V100V，一个质量为，一个质量为m=m=2.0102.010-12-12kgkg、电量为电量为q=q=-5.010-5.010-8-8C C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.0103.0103 3m/sm/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子到达点，求粒子到达B B点时的速率。（不计粒子重力）点时的速率。（不计粒子重力）A A-v0B Bq为为负负强化练习强化练习第第11页页/共共31页页2 2、下列粒子由静止经加速电压下列粒子由静止经加速电压 为为U

7、U的电场加速后，的电场加速后，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 强化练习强化练习与与电量电量成正比成正比与与比荷平方比荷平方根根成正比成正比D DBe/m1840e/me/2m2e/4m第第12页页/共共31页页名称符号质量带电量质子（氕）11Hm+e氘21H2m+e氚31H3m+ea粒子（氦核）42He4m+2e电子em/1800-e第第13页页/共共31页页3 3、如图所示，如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的两块是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为平行金属板，

8、质量为mm、电量为、电量为+q+q的质子，以极的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当小的初速度由小孔进入电场，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板的速度为板的速度为v，如果要使这个带，如果要使这个带电粒子到达电粒子到达N N板的速度为板的速度为2 2v ，则下述方法能满，则下述方法能满足要求的是（足要求的是（）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 DD、使、使MM、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加

9、倍 MMN NU Ud d+v与与电压平方电压平方根根成正比成正比B强化练习强化练习第第14页页/共共31页页4 4、质量为质量为质量为质量为mmmm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为q q q q的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中线垂从中线垂从中线垂从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为场后偏转角正切为场后偏转角正切为场后偏转角正切为0.50.50.50.5，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是，则下列说

10、法中正确的是，则下列说法中正确的是 A A A A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离、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开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 B B B B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、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开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏

11、转角正切为0.250.250.250.25 C C 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的、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的2 2 2 2倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 D D 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、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 2 2倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离

12、开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25强化练习强化练习第第15页页/共共31页页5 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)以相同的以相同的初动能初动能垂垂直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 。与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比1:21:2强化练习强化练习第第16页页/共共31页页6 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

13、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和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 强化练习强化练习第第17页页/共共31页页7 7、质量为质量为110110-25-25kgkg、电量为、电量为110110-16-16C C的的带电粒子以带电粒子以2102106 6m/sm/s速度从水平放置

14、的平速度从水平放置的平行金属板行金属板A A、B B中央沿水平方向飞入板间，如中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长图所示。已知板长L L10cm10cm，间距，间距d d2cm2cm，当，当ABAB间电压在间电压在 范围内时，此范围内时，此带电粒子能从板间飞出。带电粒子能从板间飞出。v0+-强化练习强化练习第第18页页/共共31页页v0+-解：对偏转过程由侧移公式：解：对偏转过程由侧移公式：第第19页页/共共31页页8 8 8 8、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

15、，离开电场时就好象是从初速度所在直线的场时就好象是从初速度所在直线的场时就好象是从初速度所在直线的场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线中点沿直线中点沿直线离离离离开电场的。开电场的。开电场的。开电场的。x强化练习强化练习第第20页页/共共31页页 L L五、五、先加速再偏转先加速再偏转+-vv0vy+_U1U2v0-qmy第第21页页/共共31页页 例例1 1：离子发生器发射出一束质量为：离子发生器发射出一束质量为mm，电荷量为，电荷量为q q的负离子，从静止的负离子，从静止 经加速电压经加速电压U U 1 1 加速后并沿垂直于电加速后并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转

16、电压场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U U2 2作用后，以作用后，以速度速度离开电场，已知平行板长为离开电场，已知平行板长为，两板间距离为，两板间距离为d d，1 1）离子在偏转电场中运动）离子在偏转电场中运动 的时间、加速度、速度的时间、加速度、速度 的大小；的大小；2 2）离子在离开偏转电场时）离子在离开偏转电场时 的沿电场方向的偏移量和的沿电场方向的偏移量和偏转角的正切值。偏转角的正切值。l+-u u1 1dv v0 0 求：求：第第22页页/共共31页页六、六、示波器的原理示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转

17、电极和荧光屏组成，管内抽成真空。第第23页页/共共31页页产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束使电子沿使电子沿Y Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移六、示波器的原理六、示波器的原理第第24页页/共共31页页第第25页页/共共31页页例例2 2、如图所示，二价氦离子和质子的混合、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（上，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

18、一点 D D、到达屏上不同点、到达屏上不同点与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关强化练习强化练习第第26页页/共共31页页例例3 3、如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为止开始加速，然后射入电势差为U U2 2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，一定能使电子的偏转的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角角

19、 变大的是变大的是 （）A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 D D、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小强化练习强化练习第第27页页/共共31页页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：与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关第第28页页/共共31页页例例4 4、如图所示，有一电子、如图所示，有一电子(电量为电量为e e、质量为、质量为m)m)经电压经电压U U0 0加速后，沿平

20、行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中中心线进入两板，心线进入两板，A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L，A A、B B板间电压为板间电压为U U，屏，屏CDCD足够大，距离足够大，距离A A、B B板右边缘板右边缘2L2L，ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中心且与屏的中心且与屏CDCD垂直。试求电子束打在屏垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。上的位置到屏中心间的距离。强化练习强化练习第第29页页/共共31页页析与解析与解电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：第第30页页/共共31页页感谢观看！感谢观看！第第31页页/共共31页页