高中物理 第1章 第9节 第1课时 带电粒子在电场中的加速和偏转课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 同步导学方案 课后强化演练 第9节带电粒子在电场中的运动第1课时带电粒子在电场中的加速和偏转 带电粒子在电场中的加速1 电场中的带电粒子的分类 1 带电的基本粒子 如电子 质子 粒子 正离子 负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比要小得多 除非有特别的说明或明确的标示 一般都不考虑重力 但并不能忽略质量 2 带电微粒 如带电小球 液滴 尘埃等 除非有特别的说明或明确的标示 一般都要考虑重力 某些带电体是否考虑重力 要根据题目说明或运动状态来判定 1 对带电粒子进行受力分析 运动特点分析 做功情况分析是选择规律进行解题的关键 2 选择解题的方法时优先从功能关系角度考虑 因为应用功能关系列式简单 方便 不易出错 带电粒子在电场中的偏转1 运动状态分析如图所示 电子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 由于质量m很小 所以重力比电场力小得多 重力可忽略不计 电子只受到恒定的与初速度方向成90 角的电场力作用而做匀变速曲线运动 类似于力学中的平抛运动 轨迹为抛物线 3 偏转运动的分析处理方法平抛运动的研究方法是运动的合成和分解 带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行 若带电粒子仅受电场力作用以初速v0垂直进入匀强电场 则做类平抛运动 分析时一般都是分解为两个方向的分运动来处理 1 沿初速度方向为速度为v0的匀速直线运动 2 沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动 4 对粒子的偏移量和偏转角的讨论如图所示 水平方向l v0t 则粒子在电场中的运动时间t l v0 1 时间相等是两个方向分运动间联系的桥梁 2 若带电粒子除受电场力作用之外 还受到重力作用或其他恒力作用 则同样要分解成两个不同方向的简单的直线运动来处理 3 如选用动能定理 则要分清有多少个力做功 是恒力还是变力 以及初态和末态的动能增量 如选用能量守恒定律 则要分清有多少种形式的能在转化 哪种能量是增加的哪种能量是减少的 3 以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子 不论m q是否相同 只要q m相同 即荷质比相同 则偏转距离y和偏转角 相同 4 若以相同的初动能ek0进入同一个偏转电场 只要q相同 不论m是否相同 则偏转距离y和偏转角 相同 5 不同的带电粒子经同一加速电场加速后 即加速电压u相同 进入同一偏转电场 则偏转距离y和偏转角 相同 对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解 但只能求出速度大小 不能求出速度方向 涉及到方向问题 必须采用把运动分解的方法 带电粒子在电场中的加速 2011 福建高考 反射式速调管是常用的微波器件之一 它利用电子团在电场中的振荡来产生微波 其振荡原理与下述过程类似 如图所示 在虚线mn两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场 一带电微粒从a点由静止开始 在电场力作用下沿直线在a b两点间往返运动 已知电场强度的大小分别是e1 2 0 103n c和e2 4 0 103n c 方向如图所示 带电微粒质量m 1 0 10 20kg 带电量q 1 0 10 9c a点距虚线mn的距离d1 1 0cm 不计带电微粒的重力 忽略相对论效应 求 1 b点距虚线mn的距离d2 2 带电微粒从a点运动到b点所经历的时间t 答案 1 0 50cm 2 1 5 10 8s 方法总结 分析粒子在电场中运动的三种视角 1 力和运动的关系 分析带电体的受力情况 确定带电体的运动性质和运动轨迹 从力和运动的角度进行分析 2 分解的思想 把曲线运动分解为两个直线运动进行分析 3 功能关系 利用动能定理或能量守恒分析求解 2012 福建师大附中高二期中 如图 在p板附近有一电子由静止开始向q板运动 已知两极板间电势差为u 板间距为d 电子质量为m 电荷量为e 则关于电子在两板间的运动情况 下列叙述正确的是 a 若将板间距d增大一倍 则电子到达q板的速率保持不变b 若将板间距d增大一倍 则电子到达q板的速率也增大一倍c 若将两极板间电势差u增大一倍 则电子到达q板的时间保持不变d 若将两极板间电势差u增大一倍 则电子到达q板的时间减为一半 答案 a 带电粒子的偏转问题电子从静止出发被1000v的电压加速 然后进入另一个电场强度为5000n c的匀强偏转电场 进入时的速度方向与偏转电场的方向垂直 已知偏转电极长6cm 求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角 答案 1 9 107m s夹角为8 32 方法总结 1 处理带电粒子在电场中偏转问题应认真分析带电粒子的运动情况 2 解决带电粒子在电场中的偏转问题可以选择动能定理求解 3 当需要确定带电粒子离开电场时的速度方向 位移方向时 必须将运动进行分解 即分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿静电力方向的初速度为零的匀加速直线运动 如图所示 一束不同的带正电的粒子 不计重力 垂直电场线进入偏转电场 若使它们经过电场区域时偏转距离y和偏转角 相同 应满足 答案 d 1 下列粒子从初速度为零的状态经电压u的电场加速后 粒子速度最大的是 a 质子b 氘核c 粒子d 钠离子 答案 a 2 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 如图所示 oa h 此电子具有的初动能是 答案 d 3 如图所示 一束带电粒子垂