帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)

會(huì)計(jì)學(xué)1帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)PPT教學(xué)儀器名稱：示波器

型號：COS5100陰極射線管結(jié)構(gòu)示意圖其他粒子第1頁/共18頁3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。用物理規(guī)律對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析第2頁/共18頁1、牛頓第二定律的表達(dá)式？2、動(dòng)能定理的表達(dá)式？3、平拋運(yùn)動(dòng)一般分解成那兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)？4、電場力做功的計(jì)算公式？復(fù)習(xí)提問：平衡、加速和減速-++++-q---第3頁/共18頁++++++++________UUE勻加速勻速+qmV=?一、帶電粒子的加速第4頁/共18頁方法1：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法求解，設(shè)板間距為d,因電場力為恒力，所以有方法2：運(yùn)用能量觀點(diǎn)求解dUE勻加速勻速+qmV=?第5頁/共18頁

例題1：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。-U+金屬絲金屬板VE電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg，電子的電荷量e=1.6×10-19C第6頁/共18頁解：金屬絲和金屬板間的電場雖然不是勻強(qiáng)電場，但仍可用

可得

代入數(shù)據(jù)得：v=3.0×107m/s第7頁/共18頁1：非勻強(qiáng)電場中,如何計(jì)算？電場力做功，只于始末位置電勢差有關(guān)2：若帶正電粒子以V0由負(fù)板向正板運(yùn)動(dòng)，分析粒子運(yùn)動(dòng)情況明確粒子V，a的變化情況思考：3.若粒子以初速度V0沿垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入電場，離子的運(yùn)動(dòng)情況如何？+++++-----+V第8頁/共18頁

ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的知識，推導(dǎo)偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ第9頁/共18頁1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。x方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)Y方向：加速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

v

v0vyΦ

3.x方向

4.y方向

5、離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

L第10頁/共18頁結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題。兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)：粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

第11頁/共18頁例題2：如圖所示一電子以初速V0=3.0X107m/s沿垂直電場方向射入的電場，兩極板的長度為L=6.0cm，相距d=2cm，極板間電壓U=200V.求1）電子射出電場時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離y2）電子離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度φ。v0-qmU++++++------dLFyφ第12頁/共18頁解:電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后,在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).所以偏移距離所以偏移角度加速度水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)代入數(shù)據(jù)分別得：y=0.36cmθ=6.8ov0-qmU++++++------dLFyφ第13頁/共18頁1、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是（）A、U1變大、U2變大B、U1變小、U2變大C、U1變大、U2變小D、U1變小、U2變小強(qiáng)化練習(xí)B第14頁/共18頁解析對加速過程由動(dòng)能定理：對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)第15頁/共18頁：2.一束電子流經(jīng)U=5000V的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場中，若兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？5000v=1.0cml=5.0cm強(qiáng)化練習(xí)第16頁/共18頁課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加