江苏省马塘中学高三物理一轮复习《静电场(带电粒子在电场中的运动(第一课时）)》课件.ppt

带电粒子在电场中运动 对带电粒子受力分析的注意点 1 对基本粒子 如电子 质子 离子 粒子等 除有说明或有明确的暗示外 一般都不考虑重力 2 对带电颗粒 如液滴 小球 尘埃等 除有说明或有明确的暗示外 一般都需要考虑重力 3 对一般带电粒子 1 根据qe和mg的大小作出判断 如果mg qe 那么重力可忽略不计 否则重力不能忽略 2 根据带电粒子的运动状态作出判断 如果不计重力 粒子的运动状态就与实际不相符 则重力不能忽略 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压u 两板间有一带正电荷q的带电粒子 它在电场力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速度有多大 不考虑粒子的重力 一 带电粒子的加速 1 受力分析 水平向右的电场力f eq qu d 2 运动分析 向右做初速度为零 加速度为a qu md的匀加速直线运动 f 带电粒子在电场中运动 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压u 两板间有一带正电荷q的带电粒子 它在电场力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速度有多大 不考虑粒子的重力 一 带电粒子的加速 f 带电粒子在电场中运动 解法一运用动力学方法求解 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压u 两板间有一带正电荷q的带电粒子 它在电场力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速度有多大 不考虑粒子的重力 一 带电粒子的加速 f 带电粒子在电场中运动 解法二运用能量观点求解 如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解 为什么 两板间是非匀强电场时 带电粒子将做变加速运动 运动学公式不适用 但第二种方法仍适用 思考 小结 对于加速问题 一般从能量角度 应用动能定理求解 若为匀变速直线运动 可用牛顿运动定律与运动学公式求解 例1 在点电荷 q的电场中有a b两点 将质子和 粒子分别从a点由静止释放 已知质子和 粒子的电性相同 带电量之比为1 2 质量之比为1 4 则到达b点时 它们的速度大小之比为多少 解 质子和 粒子从a到b运动过程中 分别应用动能定理得 联立 两式可解出它们到达b点时的速度大小之比为 45 45 15 加速 匀速 减速 练习1 如图所示 从灯丝逸出的电子 其速度可以认为是零 那么电子通过a小孔时的动能为ev 通过b板小孔时的动能为ev 打到c板时的动能为 ev 思考 若bc两极板间的电压为50v 则电子的运动情形是怎样的 如图所示 在真空中水平放置一对金属板y和y 板间距离为d 在两板间加以电压u 一电荷量为 q质量为m的带电粒子以v0垂直进入电场 试分析带电粒子在电场中的运动情况 不计粒子的重力 二 带电粒子的偏转 1 受力分析 2 运动分析 粒子受到竖直向下的电场力f eq qu d 粒子作匀变速曲线运动 类平抛运动 f 3 处理方法 运动的分解法 沿初速度方向做匀速直线运动 沿电场方向做初速度为零的匀加速运动 x方向 匀速直线运动 y方向 初速度为零的匀加速直线运动 2 离开电场时的偏转角 1 离开电场时侧向偏转量 y 带电粒子在匀强电场中偏转的两个特征量 推论 1 粒子从偏转电场中射出时 其速度反向延长线与初速度方向交一点 此点平分沿初速度方向的位移 推论 2 位移和速度不在同一直线上 且tan 2tan 例题2 三个 粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入同一偏转电场 出现了如图所示的轨迹 由此可以判断 a 在b飞离电场的同时 a刚好打在其极板上b b和c同时飞离电场c 进入电场时 c的速度最大 a的速度最小d 动能的增加量c最小 a和b一样大 acd 对a b分析 对b c分析 三个粒子的加速度相同 练习2 让质子 的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转 要使它们的偏转角相同 则这些粒子必须具有相同的 a 初速度b 初动能c 初动量d 质量 b 练习3 07上海高考 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 若e较小 粒子由bc边离开电场 若e较大 粒子由cd边离开电场 解 垂直于电场方向 l v0t 沿电场方向 1 从a到c过程 由动能定理得 由 解得 由 解得 从a到c过程 粒子做类平抛运动 若e较小 则粒子由bc边离开电场 若e较大 则粒子由cd边离开电场 2 l v0t 由 解得 本题中质量m是未知量 解答字母题时 需检查结果中是否包含未知量 提醒 变式训练 光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为e的匀强电场中 电场方向与正方形一边平行 一质量为m 带电量为 q的小球由某一边的中点 以垂直于该边的水平速度v0进入该正方形区域 当小球再次运动到该正方形区域的边缘时 具有的动能可能为 a 0b c d abc 如图所示 在真空中竖直放置一对金属板 加速电压为u 水平放置一对金属板 板间距离为d 偏转电压为u 一电荷量为 q质量为m的带电粒子从极板由静止出发 试分析带电粒子的运动情况 不计粒子的重力 三 加速和偏转结合 电荷经加速电场 u0 加速后进入偏转电场 u 通过加速电场的末速度即为进入偏转电场的初速度 v0 请推导v0 y tan 的表达式 发现 y tan 与粒子的m q无关 推论3 带同种电荷的不同的粒子从静止开始经过同一加速电场和同一偏转电场后 运动轨迹相同 例题3 一束电子流在经u 5000v的加速电压加速后 在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场u 如图所示 若两板间距d 1 0cm 板长l 5 0cm 那么 要使电子能从平行板间飞出 两个极板上最多能加多大电压 偏转电压越高 偏转量就越大 设电子刚好能从极板边缘飞出 即这时偏转量最大等于d 2 所加电压为最大值 u 400v 小结 1 直线运动 电场力和速度方向在同一直线上 2 曲线运动 电场力和速度方向不在同一直线上 运动规律 类平抛运动 沿v0