山东省高密市第三中学高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动课件2（创新班）新人教版选修31.pptVIP

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 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 2 动能定理 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 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 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 d b 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2ub 使m n间电压增加为4uc 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 m n u d v与电压平方根成正比 b 3 如图所示的电场中有a b两点 a b的电势差uab 100v 一个质量为m 2 0 10 12kg 电量为q 5 0 10 8c的带电粒子 以初速度v0 3 0 103m 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 q为负 二 带电粒子在匀强电场中的偏转 d u v0 q m 二 带电粒子在匀强电场中的偏转 d u v0 q m f v v0 vy y 偏转角 侧移 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 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 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 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 25b 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 25c 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 25d 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 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 abd 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 例与练 与电量成正比 与电量成正比 1 2 1 2 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 例与练 bcd 析与解 7 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 先加速后偏转 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 8 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 例与练 与粒子的电量q 质量m无关 abc 9 试证明 带电粒子垂直进入偏转电场 离开电场时就好像是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的 例与练 x 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 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 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 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 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 1 对公式 的适用条件 下列说法中正确的是 a 只适用于匀强电场中 v0 0的带电粒子被加速b 只适用于匀强电场中 粒子运动方向与场强方向平行的情况c 只适用于匀强电场中 粒子运动方向与场强方向垂直的情况d 适用于任何电场中 v0 0的带电粒子被加速 d 2 带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时 除电场力外不计其它力的作用 a 电势能增加 动能增加b 电势能减小 动能增加c 电势能和动能都不变d 上述结论都不正确 b 3 如图所示 一带电粒子沿与电场线垂直的方向从电场中央进入两平行金属板间的匀强电场 已知粒子的带电量为q 两板间的电势差为u 则粒子运动过程中 a 若粒子从电场中射出 则粒子动能增加了qub 若粒子从电场中射出 则电场力一定对粒子做了qu 2的功c 若粒子打在极板上 则电场力一定对粒子做了qu 2的功d 若粒子打在极板上 则粒子的动能一定增加了qu c 4 一静止电子开始经电压为u1的加速电场加速后 又垂直于电场线进入电压为u2的两平行金属板间的偏转电场 射出偏转电场时沿电场线方向偏移量为y 要使y增大 则应 a u1 u2都增大b u1 u2都减小c u1减小 u2增大d u1增大 u2减小 c 5 分别将带正电 负电和不带电的三个等质量小球 分别以相同的水平速度由p点射入水平放置的平行金属板间 已知上板带负电 下板接地 三小球分别落在图中a b c三点 则 a a带正电 b不带电 c带负电b 三小球在电场中加速度大小关系是 aa ab acc 三小球在电场中运动时间相等d 三小球到达下板时的动能关系是ekc ekb eka abd 6 带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场 要使它离开偏转电场时偏转角增大 可采用的办法有 a 增加带电粒子的电量b 降低加速电压 c 提高偏转电压 d 减小两平行板间的距离 bcd 7 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 bcd 10 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 析与解 电子离开电场 就好象从中点沿直线离