湖南省长沙市周南中学高中物理 带电粒子在电场中的运动课件 新人教版选修31.ppt

1 9带电粒子在电场中的运动 电学模型 力学分析 带电粒子在电场中势必受到电场力 物体的初速度和所受的合外力决定了物体的运动情况 1 电子 质子 离子等微观带电粒子所受重力一般远小于电场力 重力可以忽略 有说明或暗示除外 注意 忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量 2 带电微粒 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 一般都考虑重力 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 匀变速直线运动 加速 减速 匀变速曲线运动 偏转 1 平衡 f合 0 2 匀变速运动 f合 0 静止 匀速直线运动 例题一 如图 带电粒子在电场中处于静止状态 该粒子带正电还是负电 若粒子在电场中做匀速直线运动呢 若带电粒子在电场中所受合力不为零 当v0与合力方向在同一直线上时 粒子将做匀变速直线运动 1 电子枪射出电子 不计重力 请问电子在各个区域的运动情况 匀速 减速 匀速 2 若要电子能通过电场 能电子枪发射的速度至少要达到多大 电子枪 1 下列粒子由静止经加速电压为u的电场加速后 哪种粒子动能最大 哪种粒子速度最大 a 质子b 电子c 氘核d 氦核 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 m n u d v与电压平方根成正比 若带电粒子在电场中所受合力不为零 当v0与合力方向不在同一直线上时 粒子将做匀变速曲线运动 d u v0 q m f v v0 vy y 偏转角 侧移 若射入的是质子 那么质子的运动情况如何 二 带电粒子在匀强电场中的偏转 d u v0 q m 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 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 推论 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 x 3 如图所示的电场中有a b两点 a b的电势差为u 一个质量为m 电量为q的带电粒子 以初速度v0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 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 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 abd 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 1 2 1 2 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 bcd 7 如图 电子在电势差为u1的加速电场中由静止开始加速 然后垂直射入电势差为u2的偏转电场中 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 与粒子的电量q 质量m无关 b 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 abc 9 一带电粒子 运动情况如图所示 不计粒子的重力 求 1 出偏转电场时的偏移距离y 2 出偏转电场时的偏转角 3 打在荧光屏上时的偏移距离y 0102 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