高三物理第一章带电粒子在电场中运动课件教科版选修31.ppt

带电粒子在电场中的运动 复习提问 1牛顿第二定律的表达式是什么 2动能定理的表达式 3 电场力做功的计算公式 4 匀变速直线运动的基本公式有哪些 速度公式位移公式导出公式 v v0 atx v0t 1 2at2v2 vo2 2ax 5 平抛运动的相关知识点 3 某些带电体是否考虑重力 要根据题目暗示或运动状态来判定 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e 质子11h 粒子 正负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比在小得多 除非有说明或明确的暗示以外 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 除非有说明或明确的暗示以外 一般都考虑重力 动力学方法 一 带电粒子在电场中的加速 v e u d e f v 由牛顿第二定律 由运动学公式 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 1 下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为u的电场后 哪种粒子速度最大 a 质子b 氘核c 氦核d 钠离子 a 哪种粒子动能最大 c 例与练 与电量成正比 与比荷平方根成正比 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 初速度不为零呢 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 解 带电粒子在非匀强电场中只受电场力由动能定理得 例题2 如图所示 水平放置的a b两平行板相距h 上板a带正电 现有质量为m 带电量为 q的小球在b板下方距离为h处 以初速度v0竖直向上从b板小孔进入板间电场 欲使小球刚好打到a板 a b间电势差uab应为多少 解 将动能定理用于运动全过程 由w合 ek得 带电粒子在电场中的运动 第二课时 课前小测 一初速度为零的带电粒子经电压为u0 4 0 103v匀强电场加速后获得v 5 0 103m s的速度 粒子通过加速电场的时间t 1 0 10 4s 不计重力作用 则 1 带电粒子的荷质比 q m 为多大 2 匀强电场的场强为多大 3 粒子通过电场过程中的位移为多大 v 二 带电粒子在匀强电场中的偏转 v0 e d u v0 q m f 平抛运动水平方向和竖直方向个做什么运动呢 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 沿初速度 方向 做匀速直线运动 垂直 方向 做初速度为零的匀加速直线运动 类平抛运动 vx v0 x v0t 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 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 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 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 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 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 9 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 例与练 x 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开的 对加速过程由动能定理 11 质量为1 10 25kg 电量为1 10 16c的