高三物理帶電粒子在電場中的運動課件

一、帶電粒子在電場中的直線運動

(1)運動狀態(tài)的分析:帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場,受到的電場力與運動方向在同一直線上,做勻加(減)速直線運動.

(2)用功能觀點分析:電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動能的增量.

即:

說明:①此式既適用于勻強電場,也適用于非勻強電場.

②對勻強電場,也可直接應用運動學和動力學公式.1.電場力:2.加速度:3.末速度:U+-qd4.運行時間:+-Uqd1.電場力:2.加速度:3.末速度:U+-qd4.運行時間:+-Uqd如果是非勻強電場,上述結論還成立嗎?

4.如圖6－3－3所示，在A板附近有

一電子由靜止開始向B板運動，則關

于電子到達B板時的速率，下列解釋

正確的是

(

)A．兩板間距越大，運動時間就

越長，則獲得的速率越大B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大C．與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關D．以上解釋都不正確試身手夯基礎

4.如圖6－3－3所示，在A板附近有

一電子由靜止開始向B板運動，則關

于電子到達B板時的速率，下列解釋

正確的是

(

)A．兩板間距越大，運動時間就

越長，則獲得的速率越大B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大C．與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關D．以上解釋都不正確C試身手夯基礎

③兩類研究對象: 1)基本粒子,如電子、質子、離子、

粒子等,除有特殊說明或有明確暗示外,其重力一般可忽略,但不能忽略質量. 2)宏觀帶電物體,如小球、液滴、油滴、塵埃、質點等除有特殊說明或有明確暗示外,其重力一般不能忽略.補充1.如圖,水平放

置的A、B兩平行板

相距h,上板A帶正電.現(xiàn)有質量為m、電荷量為+q的小球在B板下方距離為H處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進入板間電場,欲使小球剛好打到A板,A、B間電勢差UAB應為多大?hv0HAB補充1.如圖,水平放

置的A、B兩平行板

相距h,上板A帶正電.現(xiàn)有質量為m、電荷量為+q的小球在B板下方距離為H處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進入板間電場,欲使小球剛好打到A板,A、B間電勢差UAB應為多大?hv0HAB【延伸思考】hv0HAB 將題中圖轉180

,變?yōu)閳D所示,結果為多少?【延伸思考】hv0HAB 將題中圖轉180

,變?yōu)閳D所示,結果為多少?dv0hAB如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N.今有一帶電質點，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計，到達N孔時速度恰好為零，然后沿原路返回若保持兩極板間的電壓不變，則( )A.把A板向上平移一小段距離，質點自P點自由下落后仍能返回B.把A板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C.把B板向上平移一小段距離，質點自P點自由下落后仍能返回D.把B板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落φOBy-q,m+vv0dUYY'-二、帶電粒子在電場中的偏轉

(1)運動狀態(tài)分析:不計重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時,受到恒定的與初速度方向成90

角電場力作用而做勻變速曲線運動. (2)粒子偏轉問題分析:可用類平拋運動的方法來分析處理.則:

側移量

偏轉角設粒子帶電荷量為q,質量為m,兩平行金屬板間的電壓為U,板長為L,板間距離為d.(U偏、U加分別表示加速電場電壓和偏轉電場電壓.)5．如圖6－3－4所示，質子(H)和α粒子(He)以相同的初動能垂直射入偏轉電場(粒子不計重力)，則這兩個粒子射出電場時的側位移y之比為(

)A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．1∶411425．如圖6－3－4所示，質子(H)和α粒子(He)以相同的初動能垂直射入偏轉電場(粒子不計重力)，則這兩個粒子射出電場時的側位移y之比為(

)A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．1∶41142B6．現(xiàn)代科學實驗中常用的

一種電子儀器叫示波器，

它的核心部件是示波管，

其工作原理如圖6－3－5

所示，電荷量大小為e的

電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的偏轉電場中，入射方向跟極板平行，偏轉電場的極板間距離為d，板長為L，整個裝置處在真空中，電子重力可忽略，電子能射出平行板區(qū)．偏轉電場中，若單位偏轉電壓引起的偏移距離叫示波管的靈敏度，請通過計算說明提高示波管的靈敏度的辦法．答案：增大L，減小U1，減小d

1.出射速度的反向延長線與入射速度線的交點O正好是AB的中點.φOBy-q,m+vv0dUYY'-A推論:

2.不同粒子靜止開始經同一電場加速,再經同一電場偏轉,路徑相同.-q,m+-U1-+U2考點二帶電粒子在電場中的運動問題分析[例2]

(2011·青島模擬)如圖

6－3－9所示，真空中水平放

置的兩個相同極板Y和Y′長

為L，相距d，足夠大的豎直

屏與兩板右側相距b.在兩板間加上可調偏轉電壓U，一束質量為m、帶電量為＋q的粒子(不計重力)從兩板左側中點A以初速度v0沿水平方向射入電場且能穿出．考點二帶電粒子在電場中的運動問題分析[典例啟迪](1)證明粒子飛出電場后的速度方向的反向延長線交于兩板間的中心O點；(2)求兩板間所加偏轉電壓U的范圍；(3)求粒子可能到達屏上區(qū)域的長度．[解析]

(1)設粒子在運動過程中的加速度大小為a，離開偏轉電場時偏轉距離為y，沿電場方向的速度為vy，偏轉角為θ，其反向延長線通過O點，O點與板右端的水平距離為x，則有粒子打在屏上的位置離屏中心的距離y′可有以下三種方法計算：[歸納領悟]4．如圖6－3－10所示，一價氫離子(H)和二價氦離子(

He)的混合體，經同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉電場中，偏轉后，打在同一熒光屏上，則它們

(

)A．同時到達屏上同一點B．先后到達屏上同一點C．同時到達屏上不同點D．先后到達屏上不同點1124[題組突破]4．如圖6－3－10所示，一價氫離子(H)和二價氦離子(

He)的混合體，經同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉電場中，偏轉后，打在同一熒光屏上，則它們

(

)A．同時到達屏上同一點B．先后到達屏上同一點：C．同時到達屏上不同點D．先后到達屏上不同點1124B[題組突破]5．(2011·黃岡模擬)如圖6－3－11

所示，帶正電的粒子以一定的初

速度v0沿兩板的中線進入水平放

置的平行金屬板內，恰好沿下板

的邊緣飛出，已知板長為L，板間距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時間為t(不計粒子的重力)，則

(

)答案：BDφOByq、m+-v0dUYY'YY’y'XX'lL三、示波管的原理φOByq、m+-v0dUYY'YY’y'XX'lL三、示波管的原理6．如圖6－3－12所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計)，經燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉電場中(偏轉電場可視為