物理课件（（人教版））高二物理课件江苏省新课程高二物理选修《带电粒子在电场中的运动》ppt课件

六合实验高中带电粒子在电场中的运动 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 、动力学方法 ： 一、带电粒子在电场中的加速 AB U d E + F v 由牛顿第二定律 ： 由运动学公式： 初速度不 为零呢？ 只适用于 匀强电场 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 2、动能定理： AB U d E + v 由动能定理： 也适用于非 匀强电场 一、带电粒子在电场中的加速 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 1 1、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 例与练 与电量成正比 与比荷平方 根成正比 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 2 2、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的带电粒子， 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2v ，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 例与练 MN U d + v与电压平方 根成正比 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 3 3、如图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的带电粒子，以初速度 V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒 子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能够 到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法 能满足要求的是（ ） A、使初速度减半 B、使M、N间电压加倍 C、使M、N间电压提高4倍 D、使初速度和M、N间电压都加倍 例与练 MN U d - v0 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 4 4、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势 差UAB100V，一个质量为m=2.010-12kg、 电量为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0103m/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） 例与练 A - v0B q为负 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 5 5、如图所示，如图所示，A A、B B为平行金属板电容器，两板为平行金属板电容器，两板 间的距离为间的距离为d d，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h h的的 P P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+q+q的液的液 滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B B板板 上，两板间场强至少为多大？两板间的电压上，两板间场强至少为多大？两板间的电压UU至至 少为多大？少为多大？ 例与练 mg mg qE 对全过程由动能定理： 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 l d + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 l d + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y 偏转角 侧移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 类平抛运动 与粒子比荷q/m成正比 与粒子初速度v0平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 与粒子比荷q/m成正比 与粒子初速度v0平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 类平抛运动 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 6 6、质量为质量为mm、带电量为、带电量为q q的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中线从中线 垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电 场后偏转角正切为场后偏转角正切为0.50.5，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是 （ ） A A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子、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离开电场后的偏转角正切为0.250.25 B B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子、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离开电场后的偏转角正切为0.250.25 C C、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的2 2倍，则粒子倍，则粒子 离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.25 D D、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的2 2倍，则粒子倍，则粒子 离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.25 例与练 偏转角正切与 比荷成正比偏转角正切与 初动能成反比 偏转角正切与 电压成正比 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 7 7、质子、质子( (质量为质量为mm、电量为、电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子( ( 质量为质量为4m4m、电量为、电量为2e)2e)以相同的以相同的初动能初动能垂垂 直射入同一偏转电场中，离开电场后，它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们的偏转角正切之比为 ，侧移之，侧移之 比为比为 。 例与练 与电量成正比与电量成正比 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 8 8、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞、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（入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ） A A、 b b和和c c同时飞离电场同时飞离电场 B B、在、在b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a a刚好打在下极刚好打在下极 板上板上 C C、进入电场时，、进入电场时，c c速度最大，速度最大，a a速度最小速度最小 DD、c c的动能增量最小，的动能增量最小， a a和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 例与练 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 析与解 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 9、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止 开始加速，然后射入电势差为U2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、U1变大、U2变大 B、U1变小、U2变大 C、U1变大、U2变小 D、U1变小、U2变小 例与练 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 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 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 1010、如图所示，二价氦离子和质子的混合体、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，经同一加速电场加速后，垂直射入同一 偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上 ，则它们（，则它们（ ） A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 DD、到达屏上不同点、到达屏上不同点 例与练 与粒子的电量q 、质量m无关 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 1111、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开、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电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线 离开电场的。离开电场的。 例与练 x 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 12、如图所示，有一电子(电量为e、质量为 m)经电压U0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。 例与练 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 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： 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 13、质量为110-25kg、电量为110-16C 的带电粒子以2106m/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L10cm，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。 例与练 v0 + + + + + - - - - - 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 v0 + + + + + - - - - - 析与解 对偏转过程由偏转角正切公式： 或对偏转过程由侧移公式： 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 14、初速度为2107m/s的电子沿平行金 属板间的中心线射入板中，板长为30cm， 相距为4cm，在两板间加上如图所示的正弦 交变电压。已知电子的质量为910-31Kg， 电量为1.610-19C，不计电子重力，求： 要使所有的电子都能离开电场，图中电压的 最大值U0需满足什么条件？ 例与练 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 可认为在t时间 内电场不变 设电子在两板间的运动时间为t 设电子在偏转电压为U0时进入板间 析与解 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 带电粒子在交变电场中的运动 在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在 两板间便可获得交变电场。此类电场从空间看是匀 强电场，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度 的大小、方向都相同；从时间上看是变化的，即电 场强度的大小、方向都可随时间变化。 研究带电粒子在这种交变电场中的运动， 关键 是根据电场变化的特点，正确地判断粒子的运动情况 。 当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化 的周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。 小 结 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 产生高速飞 行的电子束 待显示的 电压信号 锯齿形扫 描电压 使电子沿Y 方向偏移 使电子沿x 方向偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 1、如果在电极XX之间不加电压，而在 YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 电子沿Y方 向向上偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 1、如果在电极XX之间不加电压，而在 YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 电子沿Y方 向向下偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 1、如果在电极XX之间不加电压，但在 YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极 YY之间不加电压，但在 XX之间加不变电压，使X的电势比X高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 电子沿X方 向向里偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 1、如果在电极XX之间不加电压，但在 YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极 YY之间不加电压，但在 XX之间加不变电压，使X的电势比X高 ，电子将打在荧光屏的什么位置？ 电子沿X方 向向外偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 2、如果在电极XX之间不加电压，但在 YY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏 上会看到什么图形？ 0tt1电子沿Y 方向向上偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 2、如果在电极XX之间不加电压，但在 YY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏 上会看到什么图形？ t1tt2电子沿Y 方向向下偏移 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 3、如果在YY之间加如图所示的交变电压 ，同时在XX之间加不变电压，使X的电势 比X高，在荧光屏上会看到什么图形？ 0tt1电子沿Y 方向向上偏，沿 X方向向里偏 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 3、如果在YY之间加如图所示的交变电压 ，同时在XX之间加不变电压，使X的电势 比X高，在荧光屏上会看到什么图形？ t1tt2电子沿Y 方向向下偏，沿 X方向向里偏 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 3、如果在YY之间加如图所示的交变电压 ，同时在XX之间加不变电压，使X的电 势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？ 电子沿Y方向向 上向下偏，沿X 方向向外偏 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 三、示波管的原理 4、如果在YY之间加如图所示的交变电压 ，同时在XX之间加锯齿形扫描电压，在荧 光屏上会看到什么图形？ X Y O A B C D E F A B C D E F A B O C t1 D E F t2 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 15、如图所示的示波管，如果在YY之间加如图 所示的交变电压，同时在XX之间加如图所示的 锯齿形电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会 看到什么图形？ 例与练 Ux tO t1 t2 六合实验高中带电粒子在电场中的运动 15、如图所示的示波管，如果在YY之间加如图 所示的交变电压，同时在XX之间加如图所示的 锯齿形电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会 看到什么图形？ 例与练 Ux tO t1 t2 X Y O 0tt1 t1tt2