《帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》講課.ppt

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1、1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)導(dǎo)航要點(diǎn)提示帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)帶電粒子的加速(二)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(三)示波管的原理一、帶電粒子的加速如圖所示，在真空中有一對(duì)平行金屬板，兩板間加速電壓為U，有一電量為q的帶電粒子，它在電場(chǎng)力的作用下，由靜止開(kāi)始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，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dqUm+_帶電粒子的加速d1、受力分析:水平向右的電場(chǎng)力F＝Eq=qU/dF2、運(yùn)動(dòng)分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)解法一　運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求

2、解解法二　運(yùn)用動(dòng)能定理求解如兩極板間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)該用何種方法求解？為什么？由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)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:所以變式一：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(guò)A板小孔時(shí)的動(dòng)能為eV,通過(guò)B板小孔時(shí)的動(dòng)能為eV,打到C板時(shí)的動(dòng)能為eVOABC45V30V454515加速勻速減速結(jié)論：由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問(wèn)題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。

3、例題2：如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電?，F(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電量為+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(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多少？hABV0H解：將動(dòng)能定理用于運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，由W=△Ek得-mg(H+h)-qUAB=0-mV2012整理可得UAB=m〔V2-2g(H+h)〕2q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)判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：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

4、和電場(chǎng)力相比都小得多，除非有說(shuō)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(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。變式二：(帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng))如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線(xiàn)通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子()A．所受重力與電場(chǎng)力平衡B．電勢(shì)能逐漸增加C．動(dòng)能逐漸增加D．做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)條件：F合、v0共線(xiàn)GF電F合v0αα＞900，W電＜0EP↑，Ek↓F合恒力a

5、不變，勻變速BD二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：如圖所示，在真空中放置一對(duì)金屬板,把兩板接到電源上，于是兩板間出現(xiàn)勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電粒子以垂直于電場(chǎng)方向的速度射入電場(chǎng)。試分析粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。ld+-----------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)-+dF⒈基本關(guān)系初速度方向電場(chǎng)線(xiàn)方向⒉導(dǎo)出關(guān)系側(cè)位移速度偏角⒊幾個(gè)推論MM是粒子沿極板方向的中點(diǎn)解:電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,在豎直方向做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).加速度所以偏移距離所以偏移角度粒子在

6、與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題就是一個(gè)類(lèi)平拋的問(wèn)題粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)如圖所示，在真空中豎直放置一對(duì)金屬板x和x’,加電壓U1;水平放置一對(duì)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(dòng)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)三、加速和偏轉(zhuǎn)一體++++++------+_U1U2v-qmLv0加速偏轉(zhuǎn)電荷經(jīng)

7、加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)通過(guò)加速電場(chǎng)的末速度為進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度例題3：如圖所示,初速度為零的電子在電勢(shì)差為U1的電場(chǎng)中加速后,垂直進(jìn)入電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),在滿(mǎn)足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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變式三：如圖所示,初速度為零的α粒子和電子在電勢(shì)差為U1的電場(chǎng)中加速后,垂直進(jìn)入電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),在滿(mǎn)足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下,正確的說(shuō)法是()A.α粒子的偏轉(zhuǎn)

8、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(wú)關(guān)課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速度為零