带电粒子在电场中的运动 (2).ppt

带电粒子在电场中的运动华士实验学校国际部盛洪良 带电粒子在电场中要受到哪些力的作用 对于象质子 电子 离子等带电微粒在电场中运动时 我们怎样处理它们的受力 带电粒子在电场中运动时 电场力对粒子的运动有什么效果 带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力 带电粒子在电场中运动时 所受电场力对粒子产生加速度 改变粒子的速度 电场力 合外力 对粒子做功 改变粒子的动能 质子 电子 离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力 重力可以忽略 重力势能就可以不考虑 带电粒子在均强电场中运动时 运动有什么特点 带电粒子在均强电场中运动时 所受电场力是恒力 产生恒定的加速度 所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似 研究运动前的 热身 研究带电粒子运动的主要工具 电场力加速度电场力的功动能定理 F qE a F m W qU 粒子的运动象重力场中的什么运动 不计粒子重力 V0 0 自由落体 你答对了 粒子的运动象重力场中的什么运动 不计粒子重力 上抛运动 你答对了 粒子的运动象重力场中的什么运动 不计粒子重力 平抛运动 你答对了 方法1 从动力学和运动学角度分析粒子被加速 动力学 F qE a F m 运动学 U mq d 下面我们来研究电场对带电粒子的加速问题 方法 从做功和能量的角度分析粒子被加速 粒子只受到电场力做功 0 还有问题 如果不是匀强电场 上面公式是否适用 U d q 0 由于电场力做功与场强是否匀强无关 与运动路径也无关 上面公式仍适用 显然 用功能关系解题简便 电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板 两处的电势差为U 电势能变化 减少 为eU 电势能的变化全部转化为电子的动能 解 所以 结论 由于电场力做功与场强是否匀强无关 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 不计重力 初速度垂直于电场方向飞入匀强电场 处理方法 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度为零的匀加速运动 类似平抛运动的分析方法 l q v v0 vy y vx v0 X t vy at y v0 F s s 下面我们来研究电场对带电粒子的偏转问题 离开电场时偏移量 离开电场时偏转角 在电场中飞行时间 解 代入数据得y 0 36 代入数据得 6 80 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 下面看看加速和偏转一体的问题 例离子发生器发射出一束质量为m 电荷量为q的负离子 从静止经加速电压U1加速后 获得速度 并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央 受偏转电压U2作用后 以速度 离开电场 已知平行板长为 两板间距离为d 1 离子在偏转电场中运动的时间 加速度 速度 的大小 2 离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值 l u1 d v0 求 解 l q v0 F u1 vy v0 由动能定理得到 即 v0 1 离子在偏转电场中运动的时间 加速度 速度 的大小 t 加速度 a 速度 的大小 vy at v 时间 2 离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值 l q y v0 F u1 vy v0 横向偏移量 解 a t 速度偏转角的正切值 tan vy 偏转量和带电粒子q m无关 只取决于加速电场和偏转电场 和带电粒子q m无关 只取决于加速电场和偏转电场 思考题 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 你答对了吗 3示波管的原理 示波器 课堂小结 一 利用电场使带电粒子加速 二 利用电场使带电粒子偏转 从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析