丹江口市物理 第一章 静电场 9 带电粒子在电场中的运动1 新人教版选修3-1.ppt

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1、 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动1.电容：表示电容器容纳电荷本领的物理电容：表示电容器容纳电荷本领的物理量。定义式量。定义式3.常见电容器：纸质电容器、电解电容器、常见电容器：纸质电容器、电解电容器、可变电容器、平行板电容器。电解电容可变电容器、平行板电容器。电解电容器连接时应注意其器连接时应注意其“+”、“-”极。平行极。平行板电容器板电容器2.平行板电容器的电容：平行板电容器的电容：4.电容器的充电和放电电容器的充电和放电一、电容、电容器一、电容、电容器 如图所示，如图所示，A A、B B为两块竖直放置为两块竖直放置的平行金属板，的平行金属板，G G是静电计，电键是静电计，电

2、键K K合合上后，静电计指针张开一个角度。下上后，静电计指针张开一个角度。下述哪些做法可使指针张角增大？述哪些做法可使指针张角增大？()A A、使、使A A、B B两板靠近些；两板靠近些；B B、使、使A A、B B两板正对面积错开些；两板正对面积错开些；C C、断开、断开K K后，使后，使B B板向右平移拉开一些；板向右平移拉开一些；D D、断开、断开K K后，使后，使A A、B B正对面错开些。正对面错开些。CDCD例例1例例2 平行板电容器下板接地，两板平行板电容器下板接地，两板与电源相连，与电源相连，b b为正中央的点，将为正中央的点，将不带电的厚金属板插入两板正中间不带电的厚金属板插

3、入两板正中间的如图所示位置后，的如图所示位置后，a a、b b、c c三点三点场强及电势变化情况为：场强及电势变化情况为：()()A A、E=E E=E 且均增大，且均增大，E E减为零；减为零；B B、U U U U U U ，且三点电势均减小；，且三点电势均减小；C C、E=E E=E 且不变，且不变，E E减为零；减为零；D D、U U U U U U ，且，且U U减小，减小，U U 不变，不变，U U 增大增大。AD 如图所示，在平行板电容器正如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。中有一个带电微粒。K K闭合时，该闭合时，该微粒恰好能保持静止。在微粒恰好能保持静止。在保持保持K

4、 K闭合；闭合；充电后将充电后将K K断开；两种情断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？粒向上运动打到上极板？A.A.上移上极板上移上极板M M B.B.上移下极板上移下极板N N C.C.左移上极板左移上极板M M D.D.把下极板把下极板N N接地接地 K KM MN N答案：答案：选选B B，选选C C。例例3 传感器是把非电学里（如速度、传感器是把非电学里（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学里温度、压力等）的变化转换成电学里变化的一种测定液面高度的电容式传变化的一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体感器的示

5、意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容形成一个电容器，从电容C大小的变大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的化就能反映液面的升降情况，两者的关系是（关系是（）AC增大表示增大表示h增大增大 BC增大表示增大表示h减小减小 CC减小表示减小表示h减小减小 DC减小表示减小表示h增大增大导电液体金属芯线电介质AC 例例4二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动 3、某些带电体、某些带电体是否考虑重力是否考虑重力，要根据题目，要根据题目暗示暗示或或运运动状态动状态来判定来判定电场中的带电体一般可分为两类：电场中的带电体一般可分为两类：1、带电的基本粒子带电的基本粒子：如电子，质

6、子，正负离子等。：如电子，质子，正负离子等。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。（但并不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）。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）、带电粒子在电场中的匀加速直线运动（一）、带电粒子在电场中的匀加速直线运动速度与电势差速度与电势差U、比荷量、比荷量q成正比

7、成正比与距离无关与距离无关方法一：牛顿运动定律方法一：牛顿运动定律方法二：动能定理方法二：动能定理分析方法：分析方法：在点电荷在点电荷在点电荷在点电荷Q Q Q Q的电场中有的电场中有的电场中有的电场中有A A A A、B B B B两点，将质子和两点，将质子和两点，将质子和两点，将质子和粒子分别从粒子分别从粒子分别从粒子分别从A A A A点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和粒子的电粒子的电粒子的电粒子的电性相同，带电量之比为性相同，带电量之比为性相同，带电量之比为性相同，带电量之比为1:21:21:21:2，质量之比为，质量之比为

8、，质量之比为，质量之比为1:41:41:41:4，则到达，则到达，则到达，则到达B B B B点时，它们的速度大小之比为多少？点时，它们的速度大小之比为多少？点时，它们的速度大小之比为多少？点时，它们的速度大小之比为多少？Q Q Q QAB B解：质子和解：质子和解：质子和解：质子和粒子从粒子从粒子从粒子从A A A A到到到到B B B B运动过程运动过程运动过程运动过程中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得联立联立联立联立两式可解出它们到达两式可解出它们到达两式可解出它们到达两式可解出它们到达B B B B点时的速度大小之比为点时的速度大小

9、之比为点时的速度大小之比为点时的速度大小之比为 例例5：练习一练习一：A板的电势板的电势UA0，B板的电势板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则随时间的变化规律如图所示。则()A.若电子是在若电子是在t0时刻进入的，它时刻进入的，它将一直向将一直向B板运动板运动B.若电子是在若电子是在tT/8时刻进入的，时刻进入的，它可能时而向它可能时而向B板运动，时而向板运动，时而向A板板运动运动,最后打在最后打在B板上板上C.若电子是在若电子是在t3T/8时刻进入的，时刻进入的，它可能时而向它可能时而向B板运动，时而向板运动，时而向A板板运动运动,最后打在最后打在B板上板上 D.若电子是在若电子是在tT

10、/2时刻进入的，它时刻进入的，它可能时而向可能时而向B板、时而向板、时而向A板运动板运动t/s UB/v0U0-U0BAAB 在平行金属板在平行金属板在平行金属板在平行金属板A A A A、B B B B之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示的交变电压，其频率为其频率为其频率为其频率为f f f f，t=0t=0t=0t=0时刻时刻时刻时刻A A A A板处有一个质量为板处有一个质量为板处有一个质量为板处有一个质量为m m m m、电量为、电量为、电量为、电量为q q q q的的的的正离子从静止开始向正离子从静止开始向正离子从静止开始向正离

11、子从静止开始向B B B B板运动，重力忽略不计，求：为板运动，重力忽略不计，求：为板运动，重力忽略不计，求：为板运动，重力忽略不计，求：为使离子到使离子到使离子到使离子到B B B B板时的速度最大，板时的速度最大，板时的速度最大，板时的速度最大，A A A A、B B B B之间的距离之间的距离之间的距离之间的距离d d d d应满足应满足应满足应满足什么条件？什么条件？什么条件？什么条件？uOU-UtAB解：解：解：解：要使正离子到达要使正离子到达要使正离子到达要使正离子到达B B B B板的速板的速板的速板的速度最大，需要正离子在电场度最大，需要正离子在电场度最大，需要正离子在电场度最

12、大，需要正离子在电场中始终做加速运动，应满足中始终做加速运动，应满足中始终做加速运动，应满足中始终做加速运动，应满足因此因此因此因此ABABABAB之间的距离应满足之间的距离应满足之间的距离应满足之间的距离应满足练习练习 二二：(二二)、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转1、偏转的特点、偏转的特点1.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出来

13、的例例6 电子在电势差为电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运的加速电场中由静止开始运动动,然后射入电势差为然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场的两块平行极板间的电场中中,入射方向跟极板平行入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中整个装置处在真空中,重重力可忽略力可忽略.在满足电子能射出平行板区的条件下在满足电子能射出平行板区的条件下,下下述四种情况中述四种情况中,一定能使电子的偏转角一定能使电子的偏转角变大的是变大的是()AU1变大、变大、U2变大变大 BU1变小、变小、U2变大变大 CU1变大、变大、U2变小变小 DU1变小、变小、U2变小变小B 如图是一个说明示波管工作的部分原理

14、图，电子经如图是一个说明示波管工作的部分原理图，电子经如图是一个说明示波管工作的部分原理图，电子经如图是一个说明示波管工作的部分原理图，电子经过加速后以速度过加速后以速度过加速后以速度过加速后以速度v v v v0 0 0 0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时垂直进入偏转电场，离开偏转电场时垂直进入偏转电场，离开偏转电场时垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏移量为偏移量为偏移量为偏移量为h h h h，两平行板间距为，两平行板间距为，两平行板间距为，两平行板间距为d d d d，电压为，电压为，电压为，电压为U U U U，板长为，板长为，板长为，板长为L L L L，每，每，每，每单位电压引起的

15、偏移量（单位电压引起的偏移量（单位电压引起的偏移量（单位电压引起的偏移量（h/Uh/Uh/Uh/U）叫做示波管的灵敏度，）叫做示波管的灵敏度，）叫做示波管的灵敏度，）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用的办法是（为了提高灵敏度，可采用的办法是（为了提高灵敏度，可采用的办法是（为了提高灵敏度，可采用的办法是（）A.A.A.A.增加两极板间的电势差增加两极板间的电势差增加两极板间的电势差增加两极板间的电势差U U U U B.B.B.B.尽可能缩短板长尽可能缩短板长尽可能缩短板长尽可能缩短板长L L L L C.C.C.C.尽可能减小板间距尽可能减小板间距尽可能减小板间距尽可能减小板间距d

16、d d d D.D.D.D.使电子的入射速度使电子的入射速度使电子的入射速度使电子的入射速度v v v v0 0 0 0大些大些大些大些 hv0C C先找到物理量表达式先看常量后看变量先定性判断后定量计算例例7：带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中，入带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中，入带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中，入带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中，入射方向跟极板平行，重力忽略射方向跟极板平行，重力忽略射方向跟极板平行，重力忽略射方向跟极板平行，重力忽略.若初动能为若初动能为若初动能为若初动能为E E E Ek k k k，则离开，则离开，则离开，则离开电场时的动能为

17、电场时的动能为电场时的动能为电场时的动能为2E2E2E2Ek k k k，如果初速度增为原来的，如果初速度增为原来的，如果初速度增为原来的，如果初速度增为原来的2 2 2 2倍，则倍，则倍，则倍，则离开电场时的动能为（离开电场时的动能为（离开电场时的动能为（离开电场时的动能为（）A.3EA.3EA.3EA.3Ek k k k B.4E B.4E B.4E B.4Ek k k k C.17E C.17E C.17E C.17Ek k k k/4 D.9E/4 D.9E/4 D.9E/4 D.9Ek k k k/2/2/2/2 C C过程一过程一过程一过程一:过程二过程二过程二过程二:解：带电粒子

18、在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动联立联立联立联立两式可得两式可得两式可得两式可得联立联立联立联立式可得式可得式可得式可得练习三：练习三：例例8 水平放置的两块平行金属板长水平放置的两块平行金属板长l=5cm，两板，两板间距间距d=1cm，两板间电压为，两板间电压为U=90V，且上板带正，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度电，一个电子沿水平方向以速度v0=2.0107m/s，从两板中央射入，求：，从两板中央射入，求：（1）电子偏离金属板的侧位移是多少？）电子偏离金属板的侧位移是多少？（2）电子

19、飞出电场时的）电子飞出电场时的 速度是多少？速度是多少？（3）电子离开电场后，）电子离开电场后，打在屏上的打在屏上的P点，点，若若s=10cm，求，求 OP的长的长dyxsly0OPM图1.5-13o（1）0.49cm，（，（2）2.04107m/s，（3）0.025m AB思考：1、上题中YOP与偏转电压UAB的关系？2、若UAB按如图规律变化P点如何移动？3、若UAB按如图规律变化P点如何移动？oABdyxsly0OPM图1.5-13UABtUABt电子枪电子枪荧光屏荧光屏偏转电极偏转电极+-X XX X y yy 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 上不加电压，电子如何运动？如上不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极果在偏转电极XX上不加电压，偏转电极上不加电压，偏转电极YY上加电压电子上加电压电子又如何运动？又如何运动？二、示波管原理二、示波管原理