黑龙江省穆棱市朝鲜族学校高中物理《1.9 带电粒子在电场中运动》课件 新人教版选修31.ppt

1 牛顿第二定律的表达式 2 动能定理的表达式 3 如何研究平抛运动 4 电场力做功的计算公式 一 电场中的带电粒子一般可分为两类 1 带电的基本粒子 如电子 质子 粒子 正负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比小得多 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 除有说明或暗示外 一般都考虑重力 二 带电粒子在电场中的加速 用牛顿运动定律分析 用动能定理分析 解法一运用运动学知识求解 解法二运用动能定理求解 带电粒子的加速 d 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 若粒子的初速度为零 则 若粒子的初速度不为零 则 结论 由于电场力做功 与电场是否匀强无关 与运动路径也无关 所以在处理电场对带电粒子的加速问题时 一般都是利用动能定理进行处理 在点电荷 q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 已知质子和 粒子的电性相同 带电量之比为1 2 质量之比为1 4 则到达b点时 它们的速度大小之比为多少 解 质子和 粒子从a到b运动过程中 分别应用动能定理得 联立 两式可解出它们到达b点时的速度大小之比为 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 d u v0 q m f v v0 vy y 偏转角 侧移 三 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 3 x方向 4 y方向 5 离开电场时的偏转角度的正切 结论 带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题 粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动 例3 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 2 1 2 1 例4 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 例5 一粒子速度为v0 质量为m 在距两极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场中 若两板间距d 板长l 那么 要使电子能从平行板间飞出 两个板之间的电压最多能加多少 四 加速和偏转一体 让一价氢离子 一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速 然后在同一偏转电场里偏转 在通过加速电场时获得的动能是否相同 通过偏转电场时 它们是否会分为三股 请说明理由 答案 通过加速电场时获得的动能ek qu 加速电压相同 二价氦离子电荷量最大 所以二价氦离子获得动能最大 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定 所以三种粒子不可能分开为三股 思考题 例6 电子在电势差为u1的加速电场中由静止开始运动 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 b 五 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 构造及原理 1 电子枪 发射并加速电子 2 偏转电极 yy 使电子束竖直偏转 xx 使电子束水平偏转 3 荧光屏 电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光 1 如果在xx 之间不加电压 而在yy 之间所加的电压按图所示的规律随时间变化 在荧光屏会看到什么图形 y y x y 随信号电压同步变化 但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性 只能看到一条竖直的亮线 x 示波器图象 扫描电压 的作用 同理可得亮斑在水平方向偏移随加在 上的电压而变化 若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动 扫描 如果扫描电压变化很快 亮斑看起来为一条水平的亮线 示波器图象 y y x x 如