高中物理 第一章 静电场 第九节 带电粒子在电场中的运动课件1 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第九节带电粒子在电场中的运动 1 掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律 2 知道示波器的主要构造和工作原理 3 学习运用静电力做功 电势 电势差 等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化 学习目标 二 带电粒子的偏转 一 带电粒子的加速 垂直电场方向 类平抛运动 一个电荷量为 q质量为m的带电粒子 由静止进入一个电压为u1的加速电场加速后 又垂直进入一个电压为u2的偏转电场 经偏转电场偏转后打在荧光屏上 整个装置如图示 试分析带电粒子的运动情况 不计粒子的重力 加速 偏转 匀速 瞬时速度是联系两个过程的桥梁 三 带电粒子的加速偏转 三 带电粒子的加速偏转 经加速电场u1加速后 三 带电粒子的加速偏转 y y x x 若金属板水平放置电子将竖直偏转 若金属板竖直放置电子将水平偏转 偏转电极的放置方式 例1 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 对加速过程由动能定理 对偏转过程由偏转角正切公式 电学搭台力学唱戏 b 例2 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 a 侧移距离相同b 偏转角相同c 到达屏上同一点d 到达屏上不同点 带电粒子的偏移量和偏转角由系统决定 而与粒子的质量 电量无关 只要电性相同的带电粒子 在电场中留下的轨迹相同 所以无法将电性相同的粒子分开 abc 例3 如图所示 有一电子 电量为e 质量为m 经电压u1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u2 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 对加速过程由动能定理 解析 电子离开电场 就好象从中点沿直线离开的 四 示波管的原理 1 示波器的作用 观察电信号随时间变化的情况 2 示波管的结构 由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 3 示波管的原理 产生高速飞行的电子束 待显示的信号电压 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 例4 初速度为2 107m s的电子沿平行金属板间的中心线射入板中 板长为30cm 相距为4cm 在两板间加上如图所示的正弦交变电压 已知电子的质量为9 10 31kg 电量为1 6 10 19c 不计电子重力 求 要使所有的电子都能离开电场 图中电压的最大值u0需满足什么条件 设电子在两板间的运动时间为t 设电子在偏转电压为u0时进入板间 1 如图所示 边长为l的正方形区域abcd内存在着匀强电场 电量为q 动能为ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场 不计重力 1 若粒子从c点离开电场 求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能 2 若粒子离开电场时动能为ek 则电场强度为多大 解 1 l v0t 所以 所以 2 若粒子由bc边离开电场 l v0t 所以 所以 1 如图所示 边长为l的正方形区域abcd内存在着匀强电场 电量为q 动能为ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场 不计重力 1 若粒子从c点离开电场 求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能 2 若粒子离开电场时动能为ek 则电场强度为多大 2 如图所示 竖直平行直线为匀强电场的电场线 电场方向未知 a b是电场中的两点 ab两点的连线长为l且与电场线所夹的锐角为 一个质量为m 电荷量为 q的带电粒子以初速度v0 从a点垂直进入电场 该带电粒子恰好能经过b点 不考虑带电粒子的重力大小 1 根据你学过的物理学规律和题中所给的信息 对反映电场本身性质的物理量 例如电场方向 你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果 1 因粒子带负电且向下偏转 故电场力方向向下 所以电场方向竖直向上 水平方向匀速运动 有 lsin v0t 竖直方向做初速度为零的匀加速运动 有 解得加速度 由qe ma 得电场强度大小 2 如图所示 竖直平行直线为匀强电场的电场线 电场方向未知 a b是电场中的两点 ab两点的连线长为l且与电场线所夹的锐角为 一个质量为m 电荷量为 q的带电粒子以初速度v0 从a点垂直进入电场 该带电粒子恰好能经过b点 不考虑带电粒子的重力大小 1 根据你学过的物理学规律和题中所给的信息 对反映电场本身性质的物理量 例如电场方向 你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果 b点的电势高于a点的电势 有a b两点间的电势差为 2 如图所示 竖直平行直线为匀强电场的电场线 电场方向未知 a b是电场中的两点 ab两点的连线长为l且与电场线所夹的锐角为 一个质量为m 电荷量为 q的带电粒子以初速度v0 从a点垂直进入电场 该带电粒子恰好能经过b点 不考虑带电粒子的重力大小 2 若仅知道带电小球的电荷量 q 初动能 k0以及ab两点的连线与电场线所夹的锐角 三个量 对反映电场本身性质的物理量 你能求得哪些定量结果 2 设初速度大小为v0 小球过b点竖直分速度为vy 瞬时速度为vb 水平和竖直位移分别为x和y 则有 y vyt 2x v0t而