带点粒子在电场中的运动课件.ppt
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1、3 3、某些带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运、某些带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类:电场中的带电粒子一般可分为两类:1 1、带电的基本粒子:、带电的基本粒子:如如电子,质子,电子,质子, 粒子,正负粒子,正负离子离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多,等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多,除非有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力。除非有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力。(但并不能忽略质量)。(但并不能忽略质量)。2 2、带电微粒:、带电微粒:如如带电小球、液滴、尘埃等带电小球、液滴、尘埃等。除非有。除非有说明或明
2、确的暗示以外,一般都考虑重力。说明或明确的暗示以外,一般都考虑重力。带电粒子在匀强电场中带电粒子在匀强电场中运动情况:运动情况:受到恒定的电场力受到恒定的电场力受力情况:受力情况: 做匀变速运动做匀变速运动(只受电场力)只受电场力)一一. 带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速用牛顿运动定律分析用牛顿运动定律分析用动能定理分析用动能定理分析00v?tvUE1(加速电压)(加速电压)eUm-+带电粒子的加速带电粒子的加速 d d1 1、受力分析、受力分析: : 水平向右的电场力水平向右的电场力 F FEe=eU/dEe=eU/dF F2 2、运动分析、运动分析: :初速度为零,加速度初速度
3、为零,加速度为为a=eU/mda=eU/md的向右匀的向右匀加速直线运动。加速直线运动。解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解meUdmdeUadv2222meUv2解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解meUvmveU2212初速度为零的粒子加速后的速度只与加速电压有关初速度为零的粒子加速后的速度只与加速电压有关思考题思考题 如两极板间不是匀强电场该如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解?为什么?用何种方法求解?为什么? 由于电场力做功与场强是由于电场力做功与场强是否匀强无关,与运动路径也否匀强无关,与运动路径也无关,第二种方法仍适用!无关,第二种方法仍适用! 例:如图所示,
4、在例:如图所示,在P板附近有一电子由静止开始板附近有一电子由静止开始向向Q板运动,则关于电子在两板间的运动情况,下列板运动,则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是:叙述正确的是:( )A.两板间距越大,加速的时间越长两板间距越大,加速的时间越长B.两板间距离越小,加速度就越大,两板间距离越小,加速度就越大,则电子到达则电子到达Q板时的速度就越大板时的速度就越大C.电子到达电子到达Q板时的速度与板间距板时的速度与板间距离无关,仅与加速电压有关离无关,仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间电子的加速度和末速度都与板间距离无关距离无关 AC 下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止
5、经加速电压为U U的电场加速后,的电场加速后,哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 ( ) 哪种粒子速度最哪种粒子速度最大大 ( ) A A、质子、质子 B B、电子、电子 C C、氘核、氘核 DD、氦核、氦核 强化练习强化练习mqUv2qUmvEk221与与电量电量成正比成正比与与比荷平方比荷平方根根成正比成正比D DBe/m(质子质子 )e/m/1840(电子电子)e/2m(氘核氘核 )2e/4m(氦核氦核) ld+- - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、m二二. 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 ld+- - - - - - - -+ + +
6、 + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移二二. 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识,推导偏移量试根据类平抛运动的知识,推导偏移量 y和偏转角和偏转角不计重力不计重力1. 1.受力分析:粒子受到竖直向受力分析:粒子受到竖直向下的静电力下的静电力F FEqEq=qU/dqU/d2 2. .运动规律分析运动规律分析: :粒子作类平抛运动粒子作类平抛运动。x x方向:方向:匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向:方向:加速度为加速度为 的匀加速直的匀加速直线运动。线运动。mdqUa 3. 3. x方向方向 L4. 4. y方向方向 xvyvy
7、5 5、离开电场时的偏转角度的正切:、离开电场时的偏转角度的正切:tv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvy y y v v0 0vy F Fv v+ + + + + +- - - - - -v0Y dUY Y q L Ltan=6、离开电场时位移方向与离开电场时位移方向与电场方向夹角的正切电场方向夹角的正切 tan =202mdvqULyx结论:带电粒子初速度垂直于电场方向飞入结论:带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子
8、在与电场平行的方向上做初速为零的匀粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动加速运动出电场时速度的反向延长线与出电场时速度的反向延长线与x轴交点是轴交点是x方向位移的中点方向位移的中点tandmvqUl20dmvqUly2022与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比2:12:1强化练习强化练习 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏转加速和偏转+-vv0vy+_U1U2v0-qmy 让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速,然
9、后在同一偏转电场过同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场里偏转,在通过加速电场时获得的动能是否相同?通过里偏转,在通过加速电场时获得的动能是否相同?通过偏转电场时,它们是否会分为三股?请说明理由。偏转电场时,它们是否会分为三股?请说明理由。答案:答案:通过加速电场时获得的动能通过加速电场时获得的动能E Ek k=qUqU, ,加速电压相加速电压相同,二价氦离子电荷量最大,所以二价氦离子获得动同,二价氦离子电荷量最大,所以二价氦离子获得动能最大。能最大。 粒子的偏转量由加速电场粒子的偏转量由加速电场和偏转电场决定,所以三种和偏转电场决定,所以三种粒子不可能分开为三股。粒子不可能分开为三股
10、。122202242dULUvLmdqUyvvyy L L+- -v0+-U1U2v0-qm思思考考题题 强化练习强化练习BCD、如图,电子在电势差为、如图,电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静的加速电场中由静止开始加速,然后射入电势差为止开始加速,然后射入电势差为U U2 2的两块平行极的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处板间的电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中,重力可忽略。在满足电子能射出平行板在真空中,重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角转角 变大的是变大的是
11、A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 DD、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小强化练习强化练习B20121mvqU 1202qUmvdmvleU202tan解解析析对加速过程由动能定理:对加速过程由动能定理:对偏转过程由偏转角正切公式:对偏转过程由偏转角正切公式:dUlU122与粒子的与粒子的电量电量q q、质量质量mm无关无关dUlUy1224ydUlU1224与粒子的与粒子的电量电量q q、质量质量mm无关无关强化练习强化练习ABC4 4、如图所示,有一电子、
12、如图所示,有一电子( (电量为电量为e e、质量为、质量为m)m)经电压经电压U U0 0加速后,沿平行金属板加速后,沿平行金属板A A、B B中心中心线进入两板,线进入两板,A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L, A A、B B板间电压为板间电压为U U,屏,屏CDCD足够大,距离足够大,距离A A、B B板右边缘板右边缘2L2L,ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中的中心且与屏心且与屏CDCD垂直。试求电子束打在屏上的垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。位置到屏中心间的距离。 强化练习强化练习解解析析电子离开电场,就好象从中点沿直线离开的:电子
13、离开电场,就好象从中点沿直线离开的:tan)22(llydUUl0245 y对加速过程由动能定理:对加速过程由动能定理:20021mveU 0202eUmvdUUl02tan本课小结:本课小结:1 1、带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的加速2 2、带电粒子在电场中的偏转、带电粒子在电场中的偏转3 3、带电粒子的加速和偏转、带电粒子的加速和偏转作业布置: 完成本节课后书本上的练习5 5、质量为、质量为1 11010-25-25kgkg、电量为、电量为1 11010-16-16C C的的带电粒子以带电粒子以2 210106 6m/sm/s速度从水平放置的平速度从水平放置的平行金属板行金属板
14、A A、B B中央沿水平方向飞入板间,中央沿水平方向飞入板间,如图所示。已知板长如图所示。已知板长L L10cm10cm,间距,间距d d2cm2cm,当,当ABAB间电压在间电压在 范围内时,范围内时,此带电粒子能从板间飞出。此带电粒子能从板间飞出。v0+ + + + + - - - - - 强化练习强化练习v0+ + + + + - - - - - 2d2/ ltanlddmvqUl202220qldmvU V160解解析析对偏转过程由偏转角正切公式:对偏转过程由偏转角正切公式:2/2/ld或对偏转过程由侧移公式:或对偏转过程由侧移公式:ydmvqUl20222d2220qldmvU V1
15、60三示波管的原理三示波管的原理(1)示波器:用来观察电信号随时间变化的电子仪器)示波器:用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管。其核心部分是示波管(2)示波管的构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组)示波管的构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成(如图)。成(如图)。(3)原理:利用了带电粒子在电场中偏转的规律,灵)原理:利用了带电粒子在电场中偏转的规律,灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。三、示波管的原理三、示波管的原理产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿
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- 粒子 电场 中的 运动 课件
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