帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Evv1精選ppt微觀(guān)帶電粒子間的萬(wàn)有引力和重力遠(yuǎn)小于靜電力，因此在研究微觀(guān)帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬(wàn)有引力和重力忽略不計(jì)帶電粒子重力是否忽略問(wèn)題1.帶電粒子：如電子、質(zhì)子、離子、離子等微觀(guān)帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，重力可以忽略不計(jì)。2.帶電微粒：如帶電小球、液滴、油滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。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(lái)判定注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量.2精選ppt帶電粒子在電場(chǎng)中受到靜電力作用，因此要產(chǎn)生角速度，速度的大小和方向都可能發(fā)生變化，在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來(lái)改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。利用電場(chǎng)使帶電粒子加速，利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，就是兩種最簡(jiǎn)單的情況一、帶電粒子的平衡二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管的原理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

3精選ppt例1:在真空中一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)中有一質(zhì)量的0.01g，帶電荷量為-1×10-8C的塵埃沿水平方向向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)運(yùn)，取g=10m/s2，那么〔BC〕A．場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左B．場(chǎng)強(qiáng)的方向豎直向下C．場(chǎng)強(qiáng)的大小是1×104N/CD．場(chǎng)強(qiáng)的大小是1×107N/C例2：如下圖，絕緣細(xì)線(xiàn)一端固定于O點(diǎn)，另一端連接一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時(shí)細(xì)線(xiàn)與豎直方向成α角，可在空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)。那么當(dāng)所加的勻強(qiáng)電場(chǎng)沿著什么方向時(shí)可使場(chǎng)強(qiáng)最??？這時(shí)細(xì)線(xiàn)中的張力多大？一、帶電粒子的平衡：假設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4精選ppt如下圖，在真空中有一對(duì)平行金屬板，兩板間的電勢(shì)差為U。一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下，由靜止開(kāi)始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，計(jì)算到達(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二、帶電粒子的加速：用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解由動(dòng)能定理求解5精選ppt++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?二、帶電粒子的加速6精選ppt在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速后粒子的速度怎樣計(jì)算呢？由動(dòng)能定理可得：由牛頓定律得：如果不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，那個(gè)方法仍然適用？為什么？7精選ppt例2：實(shí)驗(yàn)說(shuō)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。解：由動(dòng)能定理可得8精選ppt1.如圖，在P板附近有一電子由靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng)，那么關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是：(AC)A.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長(zhǎng)B.兩板間距離越小，加速度就越大，那么電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大C.電子到達(dá)Q板時(shí)的速度與板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無(wú)關(guān)2.以下粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大〔〕哪種粒子速度最大〔〕A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核9精選ppt10精選ppt4.如圖，A、B為水平放置的平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連。兩板的中央各有小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落〔P、M、N在同一豎直線(xiàn)上〕，空氣阻力不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路徑返回。假設(shè)保持兩極板間電壓不變，那么A、假設(shè)把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回B、假設(shè)把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落C、假設(shè)把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D、假設(shè)把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落

11精選pptUl++++++------Y

dY′

v0三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：如下圖，在真空中水平放置一對(duì)長(zhǎng)度為l，相距為d的金屬板Y和Y’。在兩板間加以電壓U，一質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場(chǎng)。它受到的靜電力的方向與速度的方向不一致，因而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。接下來(lái)我們一起研究一下帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角度Fq、m+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移12精選pptθα類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)x13精選ppt14精選ppt與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向反向延長(zhǎng)交于垂直電場(chǎng)方向位移的中點(diǎn)

15精選ppt++++++------φvv0vyy+_U1U2v0

l-qm加速和偏轉(zhuǎn)一體不同的帶電粒子經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)和同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)位移相同，不分股16精選ppt思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，在通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由。答：通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定，所以三種粒子不可能分開(kāi)為三股。17精選ppt例3.如下圖，電荷量為e、質(zhì)量為m的電子從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓U1的電場(chǎng)加速，從兩極間中點(diǎn)進(jìn)入平行板電容器中，電子剛進(jìn)入兩極板時(shí)的速度跟電場(chǎng)線(xiàn)方向垂直。兩極板間的電勢(shì)差為U2，兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，間距為d。電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)〔不考慮電容器外的電場(chǎng)〕，打在距極板為L(zhǎng)2的熒光屏上的P點(diǎn)。求：〔1〕電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0〔2〕電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線(xiàn)的偏移量y〔3〕P點(diǎn)偏離熒光屏中央O的距離Y18精選ppt解：電子在加速電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)有粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移距離粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角正切由幾何關(guān)系的19精選ppt20精選ppt21精選ppt四、示波器1、作用：觀(guān)察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況2、核心部件：示波管〔內(nèi)部是真空的〕電子槍?zhuān)寒a(chǎn)生高速飛行的電子束XX'偏轉(zhuǎn)電極：使電子沿x方向偏移YY'偏轉(zhuǎn)電極：使電子沿y方向偏移熒光屏：電子打到熒光屏上產(chǎn)生亮斑3、原理〔1〕偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個(gè)亮斑。〔2〕僅在XX'〔或YY'〕加電壓假設(shè)所加電壓穩(wěn)定，那么電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到XX'〔或YY'〕所在直線(xiàn)上某一點(diǎn)，形成一個(gè)亮斑〔不在中心〕。22精選ppt電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、yXX、y、y亮斑23精選ppt如果在YY’之間加如下圖的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt224精選ppt25精選ppt26精選ppt1.如下圖，在真空中帶電粒子P1和P2先后以相同的初速度從O點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，它們的初速度垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度方向，偏轉(zhuǎn)之后分別打在B、C點(diǎn)，且AB=BC，P1的帶電荷量為P2的3倍.那么P1和P2的質(zhì)量之比m1∶m2為〔〕A．3∶2B．2∶3C．4∶3D．3∶42.a、b、c三個(gè)α粒子由同一點(diǎn)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如下圖，其中b恰好飛出電場(chǎng)，由此可以肯定()①在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上②b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)③進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c的速度最大，a的速度最小④動(dòng)能的增量相比，c的最小，a和b的一樣大A.①B.①② C.③④ D.①③④27精選ppt3.分別將帶正電、負(fù)電和不帶電的三個(gè)等質(zhì)量小球，分別以相同的水平速度由P點(diǎn)射入水平放置的平行金屬板間，上板帶負(fù)電，下板接地．三小球分別落在圖中A、B、C三點(diǎn)，那么錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．A帶正電、B不帶電、C帶負(fù)電B．三小球在電場(chǎng)中加速度大小關(guān)系是：aA＜aB＜aCC．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．三小球到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能關(guān)系是EkC＞EkB＞EkA28精選ppt29精選ppt5.如下圖，氕核、氘核、氚核三種氫的同位素的原子核從同一位置無(wú)初速度地飄入電場(chǎng)線(xiàn)水平向右的加速電場(chǎng)E1，之后進(jìn)入電場(chǎng)線(xiàn)豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上，整個(gè)裝置處于真空中，不計(jì)粒子重力及其相互作用，那么〔AD〕A．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E2對(duì)三種粒子做功一樣多B．三種粒子打到屏上時(shí)速度一樣大C．三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同D．三種粒子一定打到屏上的同一位置30精選ppt6．如圖甲為一對(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的平行金屬板，在兩板之間加上圖乙所示的電壓?，F(xiàn)沿兩板的中軸線(xiàn)從左端向右端連續(xù)不斷射入初速度為v0的相同帶電粒子〔重力不計(jì)〕，且所有粒子均能從平行金屬板的右端飛出，假設(shè)粒子在兩板之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為T(mén)，那么粒子最大偏轉(zhuǎn)位移與最小偏轉(zhuǎn)位移的大小之比是()A．1：1B．2：1C．3：1D．4：131精選ppt7.如下圖，處于真空中的勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，有一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小球從P點(diǎn)以大小為v0的初速度水平向右拋出，經(jīng)過(guò)t時(shí)間到達(dá)Q點(diǎn)〔圖中未畫(huà)出〕時(shí)的速度仍為v0，那么小球由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中，以下判斷正確的選項(xiàng)是〔〕A.Q點(diǎn)在P點(diǎn)正下方B.小球電勢(shì)能減少C.小球重力勢(shì)能減少量等于D.Q點(diǎn)應(yīng)位于P點(diǎn)所在豎直線(xiàn)的左側(cè)32精選ppt8.如下圖豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開(kāi)始釋放，Q小球從兩板正中央由靜止開(kāi)始釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，那么從開(kāi)始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過(guò)程中它們的〔〕A．運(yùn)行時(shí)間說(shuō)明:tP>tQB．電勢(shì)能減少量之比說(shuō)明:qP:qQ=2:1C．電荷量之比說(shuō)明:ΔEkP:ΔEkQ=4:1D．動(dòng)能增加量之比說(shuō)明:ΔEP:ΔEQ=4:133精選ppt9.如下圖，平行金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng)，一個(gè)帶電為+q，質(zhì)量為m的粒子以初速度v0緊貼上板垂直射入電場(chǎng)，剛好從下板邊緣射出，末速度恰與下板成30°角，粒子重力不計(jì)．求：〔1〕粒子未速度大??；〔2〕電場(chǎng)強(qiáng)度；〔3〕兩極間距離d．34精選ppt35精選ppt36精選ppt37精選ppt38精選ppt39精選ppt40精選ppt1.如下圖，是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象，在這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)帶電粒子，在t=0時(shí)刻由靜止釋放，假設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，那么電場(chǎng)力的作用和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況是〔CD〕A．帶電粒子將在電場(chǎng)中做有往復(fù)但總體上看不斷向前的運(yùn)動(dòng)。B．1秒末釋放的粒子，將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。C．1.5秒末釋放的粒子，將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。D．3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)。41精選pptA．帶電粒子將在電場(chǎng)中做有往復(fù)但總體上看不斷向前的運(yùn)動(dòng)。B．如果1秒末釋放粒子，粒子將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。C．如果1.5秒末釋放粒子，粒子將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。D．3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)。42精選ppt2.如圖〔a〕所示，兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖〔b〕所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。假設(shè)在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A(yíng)板上。那么t0可能屬于的時(shí)間段是(B)PtUABUO-UOOT/2TAB圖(a)圖(b)BACD43精選pptCHANGCHUNSHIshuoijingsai試題的方法與指導(dǎo)利用v-t圖像處理此類(lèi)問(wèn)題B44精選ppt45精選ppt46精選ppt47精選ppt48精選ppt帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．各種性質(zhì)的場(chǎng)(物質(zhì))與實(shí)際物體的根本區(qū)別之一是場(chǎng)具有疊加性，即幾個(gè)場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一空間，從而形成疊加場(chǎng)．2．將疊加場(chǎng)等效為一個(gè)簡(jiǎn)單場(chǎng)，其具體步驟是：先求出重力與電場(chǎng)力的合力，將這個(gè)合力視為一個(gè)“等效重力〞，將a＝F合/m視為“等效重力加速度〞．再將物體在重力場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律遷移到等效重力場(chǎng)中分析求解即可.49精選ppt1.如下圖，CD左側(cè)存在場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝mg/q，方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的光滑絕緣小球，從底邊BC長(zhǎng)L，傾角α＝53°的直角三角形斜面頂端A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，運(yùn)動(dòng)到斜面底端C點(diǎn)后進(jìn)入一細(xì)圓管內(nèi)(C處為一小段長(zhǎng)度可忽略的圓弧，圓管內(nèi)徑略大于小球直徑)，恰能到達(dá)D點(diǎn)，隨后從D離開(kāi)后落回到斜面P點(diǎn)，重力加速度為g(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)。(1)求DA兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UDA；(2)求圓管半徑r；(3)求小球從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間t。50精選ppt51精選ppt52精選ppt53精選ppt5.如下圖，光滑絕緣的3/4圓形軌道BCDG位于豎直平面內(nèi)，軌道半徑為R，下端與水平絕緣軌道在B點(diǎn)平滑連接，整個(gè)軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))置于水平軌道上，滑塊受到的電場(chǎng)力大小為3/4mg，滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度為g．求：(1)假設(shè)滑塊從水平軌道上距離B點(diǎn)為s＝3R的A點(diǎn)由靜止釋放，求滑塊到達(dá)與圓心O等高的C點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)在(1)的情