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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.9,带电粒子在电 场中的运动,新课标高中物理选修,3,1,第一章,静电场,3,、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,一、带电粒子分类：,1,、带电的微观粒子：如电子，质子，,粒子，正负离子等微观粒子。,2,、带电宏观微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。,二、带电粒子在匀强电场中的特点：,运动情况：,受到恒定的电场力,受力情况：,做,匀,变速运动,三、,带电粒子在电场中的加速,q,U,m,+,_,带电粒子的加速,d,q,U,m,+,_,带电粒子的加速,d,1,、受力分析,:,水平向右的电场力,F,Eq,=,qU/d,F,2,、运动分析,:,初速度为零，加速度为,a=,qU/md,的向右,匀加速直线运动,。,解法一运用运动学知识求解,解法二运用能量知识求解,粒子加速后的速度只,与,加速电压有关,思考题,如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？,由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法,仍,适用！,所以,例,1,例,2,：如图所示，在,P,板附近有一电子由静止开始向,Q,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：,(),A.,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，则电子到达,Q,板时的速度就越大,C.,电子到达,Q,板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关,D.,电子的加速度和末速度都与板间距离无关,AC,l,d,+,-,+,U,v,0,q,、,m,四、,带电粒子在电场中的偏转,l,d,+,-,+,U,v,0,q,、,m,F,+,v,v,0,v,y,y,偏转角,侧移,四,.,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,y,和偏转角,1.,受力分析：粒子受到竖直向下的静电力,F,Eq,=,qU/d,。,2,.,运动规律分析,:,粒子作,类平抛,运动,。,x,方向：,匀速直线运动,Y,方向：,加速度为,的,匀加速直线运动,。,v,v,0,v,y,3.,x,方向,4.,y,方向,5,、离开电场时的偏转角度的正切：,y,v,0,v,y,F,v,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,v,0,Y,d,U,Y,q,L,1,、,如图所示的电场中有,A,、,B,两点，,A,、,B,的电势差,U,AB,100V,，一个质量为,m=,2.0,10,-12,kg,、,电量为,q=,-5.0,10,-8,C,的带电粒子，以初速度,v,0,=,3.0,10,3,m/s,由,A,点运动到,B,点，求粒子到达,B,点时的速率。（不计粒子重力）,A,-,v,0,B,q,为,负,强化练习,2,、,下列粒子由静止经加速电压,为,U,的电场加速后，哪种粒子动能最大（）,哪种粒子速度最大（）,A,、质子,B,、电子,C,、氘核,D,、氦核,强化练习,与,电量,成正比,与,比荷平方根,成正比,D,B,e/m,1840e/m,e/2m,2e/4m,名称,符号,质量,带电量,质子（氕）,1,1,H,m,+e,氘,2,1,H,2m,+e,氚,3,1,H,3m,+e,a,粒子（氦核）,4,2,He,4m,+2e,电子,e,m/1800,-e,3,、,如图所示，,M,、,N,是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为,m,、电量为,+q,的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当,M,、,N,间电压为,U,时，粒子到达,N,板的速度为,v,，如果要使这个带电粒子到达,N,板的速度为,2,v,，则下述方法能满足要求的是（）,A,、使,M,、,N,间电压增加为,2U B,、使,M,、,N,间电压增加为,4U C,、使,M,、,N,间电压不变，距离减半,D,、使,M,、,N,间电压不变，距离加倍,M,N,U,d,+,v,与,电压平方根,成正比,B,强化练习,4,、,质量为,m,、带电量为,q,的粒子以初速度,v,从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为,0.5,，则下列说法中正确的是,A,、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为,0.25,B,、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为,0.25,C,、如果带电粒子的初速度为原来的,2,倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为,0.25,D,、如果带电粒子的初动能为原来的,2,倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为,0.25,强化练习,5,、质子,(,质量为,m,、电量为,e),和二价氦离子,(,质量为,4m,、电量为,2e),以相同的,初动能,垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为,，侧移之比为,。,与,电量,成正比,与,电量,成正比,1:2,1:2,强化练习,6,、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（）,A,、,b,和,c,同时飞离电场,B,、在,b,飞离电场的瞬间，,a,刚好打在下极板上,C,、进入电场时，,c,速度最大，,a,速度最小,D,、,c,的动能增量最小，,a,和,b,的动能增量一样大,强化练习,7,、,质量为,1,10,-25,kg,、电量为,1,10,-16,C,的带电粒子以,2,10,6,m/s,速度从水平放置的平行金属板,A,、,B,中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长,L,10cm,，间距,d,2cm,，当,AB,间电压在,范围内时，此带电粒子能从板间飞出。,v,0,+,-,强化练习,v,0,+,-,解：对偏转过程由侧移公式：,8,、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,中点沿直线,离开电场的。,x,强化练习,L,五、,先加速再偏转,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,v,v,0,v,y,+,_,U,1,U,2,v,0,-,q,m,y,例,1,：离子发生器发射出一束质量为,m,，,电荷量为,q,的负离子，从静止 经加速电压,U,1,加速后并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压,U,2,作用后，以速度,离开电场，已知平行板长为,，两板间距离为,d,，,1,）离子在偏转电场中运动,的时间、加速度、速度,的大小；,2,）离子在离开偏转电场时,的沿电场方向的偏移量和偏转角的正切值。,l,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,u,1,d,v,0,求：,六、,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、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。,产生,高速,飞行的,电子束,使电子沿,Y,方向,偏移,使电子沿,x,方向,偏移,六、示波器的原理,例,2,、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）,A,、侧移相同,B,、偏转角相同,C,、到达屏上同一点,D,、到达屏上不同点,与粒子的,电量,q,、质量,m,无关,强化练习,例,3,、,如图，电子在电势差为,U,1,的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为,U,2,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，一定能使电子的偏转角,变大的是,（）,A,、,U,1,变大、,U,2,变大,B,、,U,1,变小、,U,2,变大,C,、,U,1,变大、,U,2,变小,D,、,U,1,变小、,U,2,变小,强化练习,析与解,对加速过程由动能定理：,对偏转过程由偏转角正切公式：,与粒子的,电量,q,、质量,m,无关,例,4,、如图所示，有一电子,(,电量为,e,、质量为,m),经电压,U,0,加速后，沿平行金属板,A,、,B,中心线进入两板，,A,、,B,板间距为,d,、长度为,L,，,A,、,B,板间电压为,U,，屏,CD,足够大，距离,A,、,B,板右边缘,2L,，,AB,板的中心线过屏,CD,的中心且与屏,CD,垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。,强化练习,析与解,电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：,对加速过程由动能定理：,
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