高二物理带电粒子在电场中的运动1111课件

F=qE复习复习引入引入 学习运用电场强度、电场力等学习运用电场强度、电场力等概念研究带电粒子在电场中运动概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度、位移等物理时的加速度、速度、位移等物理量的变化量的变化;学习运用电势差、电场力做功学习运用电势差、电场力做功等概念研究带电粒子在电场中运等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量的转化动时的能量的转化.带电粒子在电场中带电粒子在电场中要受到要受到哪些力哪些力的作用的作用?通常要受到通常要受到重力和电场力重力和电场力新授新授 一个电子的质量为一个电子的质量为0.9110-30 kg,电荷量电荷量e=1.610-19 C，当它位于，当它位于E=5104V/m的电场中的电场中时时:受到的重力受到的重力G为多大？为多大？受到的电场力受到的电场力F为多大？为多大？F/G=？你会发现什么？你会发现什么？G=mg=910-30NF/G=11015F=qE=810-15N 电子、质子、离子等微观电子、质子、离子等微观带电粒子带电粒子所受所受重力一般远小于电场力，重力一般远小于电场力，重力可以忽略重力可以忽略（有（有说明或暗示除外）。说明或暗示除外）。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量3、带电体、带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定或运动状态来判定.1、微观微观带电粒子带电粒子：如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等.带电粒子所受重力一般远小于电场力带电粒子所受重力一般远小于电场力，一般都一般都不考虑重力不考虑重力(有说明或暗示除外有说明或暗示除外).).2、宏观宏观带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃：如带电小球、液滴、尘埃等等.一般都一般都考虑重力考虑重力(有说明或暗示除外有说明或暗示除外).).带电体带电体一般可分为两类：一般可分为两类：带带电电粒粒子子在在电电场场中中受受电电场场力力产产生生加加速速度度使使速速度度变变化化利用电场利用电场 使使带电粒子带电粒子加加速速偏偏转转+_UUE加速加速匀速匀速匀速匀速+qmV0V=?1、动力学观点：、动力学观点：ABUdE+Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：初速度初速度不不为零为零呢？呢？只适用于只适用于匀强电场匀强电场一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速电场力电场力:F=qE2、能量观点：、能量观点：ABUdE+v由动能定理：由动能定理：适用于适用于任何电场任何电场一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速电场力做功电场力做功:W=qU速度速度v与电势差与电势差U、比荷、比荷q/m的平方根成正比的平方根成正比 与距离与距离d无关无关初速度初速度不不为零为零呢？呢？用用动动能能定定理理解解题题简简便便U+-qd 电场力电场力:加速度加速度:末速度末速度:一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 小结小结1、动力学观点：、动力学观点：运行时间运行时间:2、能量观点：、能量观点：电场力做功电场力做功:W=qU解解:根据动能定理得根据动能定理得:例题例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？时的速度有多大？设电子刚离开金属丝时的速度设电子刚离开金属丝时的速度为零。为零。1、下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U的电场加的电场加速后，速后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （）哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （）A质子质子11H B.氘核氘核12H C.粒子粒子24He D.钠离子（钠离子（Na+）例与练例与练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CA2 2、如图所示，如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为行金属板，质量为m、电量为、电量为+q的带电粒子，以的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压间电压为为U时，粒子到达时，粒子到达N板的速度为板的速度为v，如果要使这个，如果要使这个带电粒子到达带电粒子到达N板的速度为板的速度为2v，则下述方法能满，则下述方法能满足要求的是足要求的是 （）A、使、使M、N间电压增加为间电压增加为2U B、使、使M、N间电压增加为间电压增加为4U C、使、使M、N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D、使、使M、N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 例与练例与练MNUd+v与与电压平方电压平方根根成正比成正比B3 3、如图所示的电场中有如图所示的电场中有A、B两点，两点，A、B的电势的电势差差UAB100V，一个质量为，一个质量为m=2.010-12kg、电量电量为为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.0103m/s由由A点运动到点运动到B点，求粒子到达点，求粒子到达B点时的点时的速率。（不计粒子重力）速率。（不计粒子重力）例与练例与练A A-v0B Bq为为负负4 4、如图所示，、如图所示，、如图所示，、如图所示，A A、B B为平行金属板电容器，两板间为平行金属板电容器，两板间为平行金属板电容器，两板间为平行金属板电容器，两板间的距离为的距离为的距离为的距离为d d，在，在，在，在A A板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为h h的的的的P P处，有一静止的、质量为处，有一静止的、质量为处，有一静止的、质量为处，有一静止的、质量为mm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为+q+q的液滴的液滴的液滴的液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在由静止开始自由落下，若要使液滴不落在由静止开始自由落下，若要使液滴不落在由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B B板上，板上，板上，板上，两板间的电压两板间的电压两板间的电压两板间的电压U U至少为多大？两板间场强至少为多大？两板间场强至少为多大？两板间场强至少为多大？两板间场强E E至少至少至少至少为多大？为多大？为多大？为多大？例与练例与练mgmgqE对全过程由动能定理：对全过程由动能定理：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+-+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1.1.受受力力分分析析：粒粒子子受受到到竖竖直直向向下的静电力下的静电力F F qE qE=qU/dqU/d。2 2.运动规律分析运动规律分析:作作类平抛类平抛运动运动。x x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动Y Y方方向向：加加速速度度为为 的的匀匀加速直线运动加速直线运动。v v v v0 0vy 3.3.x方向方向 4.4.y方向方向 5 5、离离开开电电场场时时的的偏偏转转角角的的正切：正切：v v0 0v v+y yvy F F-v0Y dUY Y q L L=0.36cm强化练习强化练习试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线中点沿直线中点沿直线离开电离开电离开电离开电场的。场的。场的。场的。x强化练习强化练习 L L三、三、加速和偏转一体加速和偏转一体+-vv0vy+_U1U2v0-qmyO课堂小结：课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转三、加速与偏转一体三、加速与偏转一体四四、示波器的原理、示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。化的电子仪器。2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。和荧光屏组成，管内抽成真空。产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移四、示波器的原理四、示波器的原理使电子沿使电子沿y方向方向偏移偏移例例1.1.静止的电子在加速电压静止的电子在加速电压U U1 1的作用下从的作用下从O O经经P P板的小孔板的小孔射出射出,又垂直进入平行金属板间的电场又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压在偏转电压U U2 2的的作用下偏转一段距离作用下偏转一段距离.现使现使U U1 1加倍加倍,要想使要想使电子的运动轨电子的运动轨迹不发生变化迹不发生变化,应该（应该（）A.A.使使U U2 2加倍加倍 B.B.使使U U2 2变为原来的变为原来的4 4倍倍C.C.使使U U2 2变为原来的变为原来的 倍倍 D.D.使使U U2 2变为原来的变为原来的1 12 2倍倍U1U2POA要使电子的轨迹不变要使电子的轨迹不变,则应使则应使电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,任一水任一水平位移平位移x x所对应的侧移距离所对应的侧移距离y y不变不变.解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.联立联立两式可得电子的偏移量两式可得电子的偏移量由此选项由此选项A A正确正确例例2 2电子在电势差为电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止开始运动的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为然后射入电势差为U U2 2的两块平行板间的匀强电场中的两块平行板间的匀强电场中,在在满足电子射出平行板区的条件下满足电子射出平行板区的条件下,下述四种情况中下述四种情况中,一一定能使电子的偏转角定能使电子的偏转角变大的是（变大的是（）U1U2eA.UA.U1 1变大变大,U,U2 2变大变大 B.UB.U1 1变小变小,U,U2 2变大变大C.UC.U1 1变大变大,U,U2 2变小变小 D.UD.U1 1变小变小,U,U2 2变小变小B解：电子先经加速电场加速解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动后进入偏转电场做类平抛运动.电子离开电场时的偏转角电子离开电场时的偏转角联立联立两式得两式得故选项故选项B B正确正确平抛运动不是分解速度，就是分解位移。例例3 3一束电子流在经一束电子流在经U U1 15000V5000V的加速电压加速后，在的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距示，若两板间距d d1.0cm1.0cm，板长，板长L L5.0cm5.0cm，那么，要使，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？dv0UL解：电子在加速电场中加速过程中解：电子在加速电场中加速过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中联立联立两式可得两个极板上所加电压的最大值两式可得两个极板上所加电压的最大值瞬时速度是联系两个过程的桥梁。例例4 4一根粗细均匀的直杆，竖直固定在水平面上，置于一根粗细均匀的直杆，竖直固定在水平面上，置于竖直向上的匀强电场中，场强为竖直向上的匀强电场中，场强为E E，杆上套着一个质量为，杆上套着一个质量为m m、电量为、电量为-q-q的小球，小球在杆上滑动时受到的摩擦力为的小球，小球在杆上滑动时受到的摩擦力为f f，小球在高出水平面，小球在高出水平面h h的的A A 处以初速度处以初速度v v0 0竖直向上运动，竖直向上运动，设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量损失，小设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量损失，小球与杆、水平面绝缘球与杆、水平面绝缘.求小球向上的最大位移求小球向上的最大位移X X 以及最大以及最大的路程的路程s s。AEV0h解解 小球受重力、摩擦力和电场力作用向上做小球受重力、摩擦力和电场力作用向上做匀减速直线运动，根据动能定理匀减速直线运动，根据动能定理小球最终停在水平面上，在整个过程中，根据动能定理小球最终停在水平面上，在整个过程中，根据动能定理小球向上运动的最大位移小球向上运动的最大位移所以小球运动的最大路程所以小球运动的最大路程本课件可任意编辑，请在下载后根据实际需求进行修改。This courseware can be edited freely,please modify according to the actual needs after downloading.