高中物理带电粒子在匀强电场中的运动课件人教版必修一.ppt

第九节带电粒子在匀强电场中的运动 学习目标理解带电粒子在匀强电场中运动的规律 并能分析解决加速和偏转方面的问题 了解示波管的基本原理 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 基本粒子 如电子 质子 粒子 正负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比要小得多 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 带电颗粒 如带电小球 液滴 油滴 尘埃等 除非有说明或明确的暗示以外 一般都不能忽略重力 带电粒子在匀强电场中的运动状态 匀变速直线运动 加速 匀变速曲线运动 偏转 1 平衡 2 匀变速运动 静止 匀速直线运动 可能是 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 初速度为零 加速度为a qu md的向右匀加速直线运动 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 解法一运用运动学知识求解 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 解法二运用能量知识求解 如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解 为什么 由于电场力做功与场强是否匀强无关 与运动路径也无关 第二种方法仍适用 思考 若粒子的初速度为零 则 若粒子的初速度不为零 则 例题1 炽热的金属丝可以发射电子 在金属丝和金属板间加以电压u 2500v 发射出的电子在真空中被加速后 从金属板的小孔穿出 电子射出后的速度有多大 设电子刚从金属丝射出时的速度为零 解 电子电荷量为e 根据动能定理可得 所以 巩固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板小孔时的动能为ev 通过b板小孔时的动能为ev 打到c板时的动能为 ev 45 45 15 加速 匀速 减速 巩固2 两块平行的金属板a b之间的电压是80v 一个电子以100ev的动能从小孔c垂直a板进入电场 该电子能打在b板上吗 如果能打在b板上 它到达b板时的动能有多大 如果要使电子打在b板上时的速度为零 电源电压应为多少v 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 二带电粒子的偏转 q 垂直电场方向做匀速直线运动 平行电场方向做初速度为零的匀加速直线运动 类似于平抛运动 已知条件如图所示 求出它在电场中的运动时间t 射出电场时在竖直方向偏移原来运动方向的距离y 末速度v及偏转角度 qm du l l d vx v0 vy at v0 推论 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 由此可知 粒子从偏转电场中射出时 就好像是从极板的l 2处沿直线射出一样 如图所示 在真空中竖直放置一对金属板 加电压u1 水平放置一对金属板 板间距离为d 加电压u2 一电荷量为 q质量为m的带电粒子由静止出发 试分析带电粒子的运动情况 不计粒子的重力 三 加速和偏转一体 l v0 加速 偏转 三 加速和偏转一体 v l v0 加速 偏转 电荷经加速电场加速后进入偏转电场 通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度 出偏转电场时的偏转角tan 偏移量y 由此可知 粒子的偏转角度和偏移量均与q m无关 仅由加速电场和偏转电场决定 即 电性相同的不同粒子从静止由同一点经过加速和偏转电场 它们的运动轨迹重合 y y x x 若金属平行板水平放置 电子将在竖直方向发生偏转 若金属平行板竖直放置 电子将在水平方向发生偏转 偏转电极的不同放置方式 带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用 示波管 构造 电子枪 偏转电极 荧光屏 四 示波管的原理示波器 swf 1 示波器组成 示波管 内部是真空的 电子枪 偏转电极和荧光屏组成 2 如果在电极xx 之间不加电压 但在yy 之间加不变的电压 使y的电势比y 高 有时说这种情况是 y正 y 负 电子束运动过程中受哪个方向的力 电子将打在荧光屏的什么位置 3 如果在yy 之间不加电压 而在xx 之间加不变的电压 x正 x 负 电子将打在荧光屏的什么位置 4 如果在xx 之间不加电压 而在yy 之间所加的电压按图所示的规律随时间变化 在荧光屏会看到什么图形 uy t 5 如果yy 之间的电压仍然如图所示 而在xx 之间加不变的电压 x负 x 正 在荧光屏会看到什么图形 uy t 6 如果yy 之间的电压仍然如图所示 而在xx