人教版选修31 1.9带电粒子在电场中的运动 课件（48张).ppt

带电粒子 质子 电子 正负离子 粒子 一般不考虑带电粒子的重力 粒 带电微粒 小球 尘埃 液滴 微 通常要考虑带电微粒的重力一般视为质点 例1一个电子的质量为9 1 10 31kg 电荷量q 1 6 10 19c 当它位于e 5 104v m的电场中时 受到的重力g为多大 受到的电场力f为多大 g mg 9 10 30n f qe 8 10 15n 例2用细线将一质量为m 电荷量为q的小球悬挂在开花板下方 设空间存在水平方向的匀强电场 当小球静止时把细线烧断 那么此后小球将 运动 沿悬线延长线方向做匀 加速直线 例3如图 平行金属板水平放置并接到直流电源上 一个带电微粒p恰好静止在两板之间 现用外力将p固定住 然后固定导线各接点 使两板均匀转过 角 再撤去外力 则p在两板间将 a 保持静止b 水平向左做直线运动c 向右下做直线运动d 大小未知 无法确定p运动状态 b 例4如图1所示 a b两个点电荷 相距为r a带有9q的正电荷 b带有4q的正电荷 如果a和b固定 应如何放置第三个点电荷q 才能使此电荷处于平衡状态 如果a和b是自由的 应如何放置第三个点电荷 使三个点电荷都处于平衡状态 并求第三个点电荷c的电量q的大小及电性 例5现要测量一个带电小球 小球质量已知 设为m 的带电量 某同学设计如下测量方案 取一个和带电小球完全相同的不带电小球 使两小球接触后分开 然后分别用等长的绝缘细线悬挂起来 测出它们稳定后悬线偏离竖直方向的夹角为 从而算出小球的带电量 你认为他的方案是否可行 若可行 则还需测量哪些物理量 并推导出小球所带电量的表达式 此方案可行 还需测量的物理量是悬线的长度l 或悬点到球心的距离 例6如图所示 两根长为的绝缘细线上端固定在o点 下端各悬挂质量为的带电小球a b a b带电分别为 q q 今在水平向左的方向上加匀强电场 场强e 使连接ab长为的绝缘细线拉直 使两球处于静止状态 问 要使两小球处于这种状态 外加电场e的大小为多少 b 匀速 加速 匀速 末速度 已知m q u v0 方法1 牛顿定律 运动学公式 受力分析 不计重力 只受电场力 加速度a f qe 速度位移公式 vt2 v02 2ad 方法2 动能定理 做功分析 只受电场力 电场力做正功 电场力的功 w qu 动能定理 例9三块相同的金属平行板a b d自上而下水平放置 间距分别为h和d 如图所示 a b两板中心开孔 在a板的开孔上搁有一金属容器p且与a板接触良好 其内盛有导电液体 a板通过闭合的电键与电池的正极相连 b板与电池的负极相连并接地 电池提供a b两极板电压为u0 容器p内的液体在底部小孔o处形成质量为m 带电量为q的液滴后自由下落 穿过b板的开孔o 落在d板上 其电荷被d板吸咐 液体随即蒸发 接着容器顶部又形成相同的液滴自由下落 如此继续 设整个装置放在真空中 求 1 第一个液滴到达d板的速度为多少 2 d板最终可达到的电势为多少 例10如图所示的电场中p点与a板间电势差为90v 一个二价氧离子从p点由静止释放 经加速电场后离子金属板a小孔时的速度是多少 已知据氧离子的质量m 2 7 10 26kg qu ek 动能定理 4 6 104m s 归纳与总结 带电体在电场中加速运动问题的基本思路 1 在匀强电场中 1 牛顿第二定律与运动规律综合处理 2 动能定理 2 在非匀强电场中 应用能量观点分析 注意 是否考虑重力的要根据具体情况确定 参量 极板长l 极板间距d 充电后 极板间匀强电场e 极板间电势差u 进入方式 以初速度v0垂直电场方向进入偏转电场 受力分析 正电荷 负电荷 初速度v0电场力 恒力 匀变速曲线运动 动画模拟 偏转距离 偏转方向 偏转时间t 垂直电场方向做 匀速直线运动 l v0t 偏转距离y 初速度为零的匀加速直线运动 偏转方向 vy at t l v0 例12两个相同的平行金属板的长度为l 6 0cm 相距d 2cm 极板间电压u 200v 一个电子沿平行于板面的方向射入电场中 射时的速度v0 3 0 107m s 求 电子射出电场时 沿垂直于板方向偏移距离y 2 偏转的角度 3 电子的电势能 机械能 能量如何变化 4 电子射出极板后做什么运动 y 0 36cm 6 80 电势能减少 机械能增加 总能量不变 匀速直线运动 例13质量为m 带电量为q的粒子以初速度v0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 abd 例14试证明下图中 带电粒子垂直进入偏转电场 离开电场时 粒子好象是从入射线中点直接射出来的 1 出射时偏距离y 2 出射时偏转方向 3 出射时速度大小 b 例16如图所示 一束带电粒子 不计重力 垂直电场线方向进入偏转电场 试讨论在以下情况中 粒子应具备什么条件 才能得到相同的偏转距离y和偏转角 u d l保持不变 1 进入偏转电场的速度相同 2 进入偏转电场的动能相同 3 进入偏转电场的mv0相同 4 先由同一加速电场加速后进入偏转电场 匀速 y 例18如图所示ab cd为平行金属板 a b两板间电势差为500v c d始终和电源相接 测的其间的场强为104v m 一质量为2 5 10 24 电荷量为8 10 16c的带电粒子 重力不计 由静止开始 经a b加速后穿过cd发生偏转 最后打在荧光屏上 已知c d极板长均为4cm 荧光屏距cd右端的距离为3cm 问 1 粒子带正电还是带负电 2 粒子打在荧光屏上距o点下方多远处 3 粒子打在荧光屏上时的动能为多大 1 粒子带正电 2 y 2 10 2m 3 ek 4 64 10 23j 作用 观察电信号随时间变化的情况 由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 偏转电极 电子枪 荧光屏 加速 偏转 显示 热电子 电子加速度 待显示的信号 扫描电压 模拟显示 如果在电极xx 之间不加电压 但在yy 之间加如图所示的交变电压 在荧光屏上会看到什么图形 0 t t1电子沿y方向向上偏移 t1 t t2电子沿y方向向下偏移 如果在电极xx 之间不加电压 但在yy 之间加如图所示的交变电压 在荧光屏上会看到什么图形 如果在yy 之间加如图所示的交变电压 同时在xx 之间加不变电压 使x的电势比x 高 在荧光屏上会看到什么图形 0 t t1电子沿y方向向上偏 沿x方向向里偏 如果在yy 之间加如图所示的交变电压 同时在xx 之间加不变电压 使x的电势比x 高 在荧光屏上会看到什么图形 t1 t t2电子沿y方向向下偏 沿x方向向里偏 如果在yy 之间加如图所示的交变电压 同时在xx 之间加不变电压 使x的电势比x 高 在荧光屏上会看到什么图形 电子沿y方向向上向下偏 沿x方向向外偏 如果在yy 之间加如图所示的交变电压 同时在xx 之间加锯齿形