带电粒子在电场中的运动ppt课件

第一章静电场,9带电粒子在电场中的运动,学习目标1.会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题.2.能够用类平抛运动分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题.3.知道示波管的主要构造和工作原理.,带电粒子：,质子、电子、正负离子、粒子,一般不考虑带电粒子的重力,带电微粒,小球、尘埃、液滴,通常要考虑带电微粒的重力一般视为质点,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,匀速,加速,匀速,末速度？,已知m、q、U、v0,方法1：,牛顿定律+运动学公式,受力分析：,不计重力，只受电场力,加速度a:,F=qE,速度位移公式:,vt2v02=2ad,方法2：,动能定理,做功分析：,只受电场力，电场力做正功,电场力的功：,W=qU,动能定理：,归纳与总结：,带电体在电场中加速运动问题的基本思路,1.在匀强电场中,(1)牛顿第二定律与运动规律综合处理,(2)动能定理,2.在非匀强电场中,应用能量观点分析,注意：是否考虑重力的要根据具体情况确定,参量：,极板长l,极板间距d,充电后：,极板间匀强电场E,极板间电势差U,进入方式：以初速度v0垂直电场方向进入偏转电场,受力分析：,正电荷：,负电荷：,初速度v0电场力（恒力）,匀变速曲线运动,动画模拟,偏转距离,偏转方向,偏转时间t,垂直电场方向做_,匀速直线运动,l=v0t,偏转距离y,初速度为零的匀加速直线运动,偏转方向,vy=at,t=l/v0,例14试证明下图中，带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时，粒子好象是从入射线中点直接射出来的。,带电粒子在匀强电场中的偏转(1)运动性质沿初速度方向：速度为的运动.垂直v0的方向：初速度为，加速度为a的匀加速直线运动.(2)运动规律偏移距离：因为t_，a_，所以偏移距离y_.偏转角度：因为vyat_，所以,v0,匀速直线,零,(1)出射时偏距离y,(2)出射时偏转方向,(3)出射时速度大小,2,题型探究,一、带电粒子在电场中的加速运动分析带电粒子在电场中的加速运动，可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：,例1如图4所示，在点电荷Q激发的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？,答案,解析,图4,质子和粒子都带正电，从A点释放都将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理可知，,针对训练1如图5所示，P和Q为两平行金属板，两极板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是A.两极板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B.两极板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C.与两极板间距离无关，仅与加速电压U有关D.以上说法都不正确,图5,答案,二、带电粒子在电场中的偏转1.带电粒子垂直进入匀强电场的运动类似于物体的平抛运动，可以利用运动的合成与分解知识分析.规律：,2.分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEyEk.,3.两个特殊推论：(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为初速度方向位移的中点，如图6所示.,图6,例2一束电子流在经U5000V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图7所示.若两板间距离d1.0cm，板长l5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？,答案,解析,图7,400V,在加速电压一定时，偏转电压U越大，电子在极板间的偏转距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压.加速过程中，由动能定理有：,进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动lv0t在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，,即要使电子能飞出，所加电压最大为400V.,针对训练2如图8所示，两个板长均为L的平板电极，平行正对放置，两极板相距为d，极板之间的电势差为U，板间电场可以认为是匀强电场.一个带电粒子(质量为m，电荷量为q)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘.忽略重力和空气阻力的影响.求：(1)极板间的电场强度E的大小.,答案,解析,图8,两极板间的电压为U，两极板的距离为d，所以电场强度大小为,(2)该粒子的初速度v0的大小.,答案,解析,带电粒子在极板间做类平抛运动，在水平方向上有Lv0t,(3)该粒子落到下极板时的末动能Ek的大小.,答案,解析,达标检测,3,1.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图9所示，OAh，则此电子具有的初动能是,1,2,3,4,答案,解析,图9,1,2,3,4,电子从O点运动到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小.根据题意和题图判断，电子仅受电场力，不计重力.根据能量守恒定律得,1,2,3,4,2.如图10所示，两极板与电源相连，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出.现使电子射入速度变为原来的2倍，电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板长度应变为原来的,答案,解析,图10,(1)带电粒子在_区域是加速的，在_区域是偏转的.(2)若UYY0，UXX0，则粒子向_极板偏移，若UYY0，UXX0，则粒子向_极板偏移.,3.如图11是示波管的原理图.它由电子枪、偏转电极(XX和YY)、荧光屏组成，管内抽成真空.给电子枪通电后，如果在偏转电极XX和YY上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点.,1,2,3,4,图11,答案,Y,X,答案,4.水平放置的两块平行金属板长L5.0cm，两板间距d1.0cm，两板间电压为90V且上板为正.一电子沿水平方向以速度v02.0107m/s从两板中间射入，如图12所示，求：(电子电荷量q1.61019C，电子质量me9.11031kg)(计算结果在小数点后保留两位有效数字)(1)电子偏离金属板时的侧位移；,1,2,3,4,答案,解析,图12,0.49cm,(2)电子飞出电场时的