《帶電粒子在電場中運(yùn)動》人教版課件

1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動1.9帶電粒子1某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(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都小得多，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。某些帶電體是否考慮重力，電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、2帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動狀態(tài)：勻變速直線運(yùn)動—加速、減速勻變速曲線運(yùn)動—偏轉(zhuǎn)1.平衡（F合=0）2.勻變速運(yùn)動（F合≠0）靜止勻速直線運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動狀態(tài)：勻變速直線運(yùn)動—加速、減速勻變3如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板時(shí)的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速1、受力分析:

水平向右的電場力F＝Eq=qU/d2、運(yùn)動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運(yùn)動。F如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間4如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板時(shí)的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速F解法一運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間5如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板時(shí)的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速d一、帶電粒子的加速F解法二運(yùn)用能量知識求解如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間6如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！思考:若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？7

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，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。解:電子電荷量為e,根據(jù)動能定理可得例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以8所以如圖所示,從燈絲逸出的電子,其速度可以認(rèn)為是零,那么電子通過A板小孔時(shí)的動能為

eV,通過B板小孔時(shí)的動能為

eV,打到C板時(shí)的動能為

eVOABC45V30V454515加速勻速減速所以如圖所示,從燈絲逸出的電子,其速度可以認(rèn)為是零,那么電子9兩塊平行的金屬板A、B之間的電壓是80V，一個(gè)電子以100eV的動能從小孔C垂直A板進(jìn)入電場，該電子能打在B板上嗎？如果能打在B板上，它到達(dá)B板時(shí)的動能有多大？如果要使電子打在B板上時(shí)的速度為零,電源電壓應(yīng)為多少V？兩塊平行的金屬板A、B之間的電壓是80V，一個(gè)電子以100e10

結(jié)論：

由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動能定理進(jìn)行處理。結(jié)論：11如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。在兩板間加以電壓U，一電荷量為q質(zhì)量為m的帶電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場。試分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況。(不計(jì)粒子的重力)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1、受力分析：2、運(yùn)動規(guī)律分析:粒子受到豎直向下的電場力F＝Eq=qU/d粒子作類平拋運(yùn)動。UL++++++------Y

dY′

v0q如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。12UL++++++------Y

dY′

v0qx方向：勻速直線運(yùn)動Y方向：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動v0y離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角：離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)量：推論:粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí),其速度反向延長線與初速度方向交一點(diǎn),此點(diǎn)平分沿初速度方向的位移vvyΦ

UL++++++------YdY′v0qx方向：13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.加速度所以偏移距離所以偏移角度解: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)14粒子在與電場平行的方向上做

初速為零的勻加速運(yùn)動結(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)類平拋的問題粒子在與電場垂直的方向上做

勻速直線運(yùn)動粒子在與電場平行的方向上做結(jié)論：粒子在與電場垂直的方向上做15讓質(zhì)子、、的混合物沿著與電場垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場偏轉(zhuǎn)，要使它們的偏轉(zhuǎn)角相同，則這些粒子必須具有相同的()A.初速度B.初動能C.初動量D.質(zhì)量B讓質(zhì)子、、的混合物沿著與電場垂直的方向16三個(gè)α粒子在同一地點(diǎn)沿同一方向垂直飛入同一偏轉(zhuǎn)電場,出現(xiàn)了如圖所示的軌跡,由此可以判斷()A.在b飛離電場的同時(shí),a剛好打在其極板上B.b和c同時(shí)飛離電場C.進(jìn)入電場時(shí),c的速度最大,a的速度最小D.動能的增加值c最小,a和b一樣大ACDabc三個(gè)α粒子在同一地點(diǎn)沿同一方向垂直飛入同一偏轉(zhuǎn)17如圖所示,相距為d長度為l的平行板AB加上電壓后,可在A、B之間的空間中產(chǎn)生電場,在A、B左端距AB等距離處的O點(diǎn),有一電量為+q質(zhì)量為m的粒子以初速度V0沿水平方向(與A、B板平行)射入.不計(jì)重力,要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為()A.B.C.D.AVo++++++++--------dABOC如圖所示,相距為d長度為l的平行板AB加上電壓18如圖所示,兩極板與電源相連接,電子從負(fù)極板邊緣垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場,且恰好從正極板邊緣飛出,現(xiàn)在使電子射入速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?而電子仍從原來位置射入,且仍從正極板邊緣飛出,則兩極板間距離就變?yōu)樵瓉淼?)A.2倍B.4倍C.倍D.倍CUVo如圖所示,兩極板與電源相連接,電子從負(fù)極板邊緣19如圖所示，在真空中豎直放置一對金屬板x和x’,加電壓U1;水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。加電壓U2，一電荷量為-q質(zhì)量為m的帶電粒子從x極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動情況。(不計(jì)粒子的重力)++++++------+_U1U2-qm三、加速和偏轉(zhuǎn)一體Lv0v加速偏轉(zhuǎn)如圖所示，在真空中豎直放置一對金屬板x和x’,加電壓U1;水20三、加速和偏轉(zhuǎn)一體++++++------+_U1U2v-qmLv0加速偏轉(zhuǎn)電荷經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場通過加速電場的末速度為進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的初速度三、加速和偏轉(zhuǎn)一體++++++------+_U1U2v-21如圖所示,初速度為零的電子在電勢差為U1的電場中加速后,垂直進(jìn)入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場,在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下,下列四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角度變大的是()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BU2U1如圖所示,初速度為零的電子在電勢差為U1的電場22一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場,如圖所示,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)極板上最多能加多大電壓.Udl偏轉(zhuǎn)電壓越高,偏轉(zhuǎn)量就越大.設(shè)電子剛好能從極板邊緣飛出.即這時(shí)偏轉(zhuǎn)量最大等于d/2,所加電壓為最大值.一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,23如圖所示,初速度為零的α粒子和電子在電勢差為U1的電場中加速后,垂直進(jìn)入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場,在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下,正確的說法是()A.α粒子的偏轉(zhuǎn)量大于電子的偏轉(zhuǎn)量B.α粒子的偏轉(zhuǎn)量小于電子的偏轉(zhuǎn)量C.α粒子的偏轉(zhuǎn)角大于電子的偏轉(zhuǎn)角D.α粒子的偏轉(zhuǎn)角等于電子的偏轉(zhuǎn)角DU2U1帶電粒子的偏移量由系統(tǒng)決定,而與粒子的質(zhì)量、電荷量無關(guān)如圖所示,初速度為零的α粒子和電子在電勢差為U24YY’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置,電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)若金屬平行板豎直放置,電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式Y(jié)Y’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置,電子將在豎直方25四、示波器

1、作用：觀察電信號隨時(shí)間變化的情況2、組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’四、示波器1、作用：觀察電信號隨時(shí)間變化的情況26電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在電極XX’之間不加電壓,但在YY’之間加不變的電壓,使Y的電勢比Y’高(有時(shí)說這種情況是”Y正、Y’負(fù)”),電子束運(yùn)動過程中受哪個(gè)方向的力?電子將打在熒光屏的什么位置?電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在電27電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在YY’之間不加電壓,而在XX’之間加不變的電壓,(X正、X’負(fù)),電子將打在熒光屏的什么位置?電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在Y28電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’2.如果在XX’之間不加電壓,而在YY’之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時(shí)間變化，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uyt電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’2.如果在X29電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之間的電壓仍然如圖所示，而在XX’之間加不變的電壓(X正、X’負(fù)”),在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uyt電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY30電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之間的電壓仍然如圖所示，而在XX’之間加不變的電壓(X負(fù)、X’正),在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uyt電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY31電子槍偏轉(zhuǎn)電極