带电粒子在电场中的运动课件

1.9带电粒子在电场中的运动1.9带电粒子在电场中的运动1一个电子的质量为0.91×10-30kg,电荷量e=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？F/G=？你会发现什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

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一个电子的质量为0.91×10-30kg,23、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，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，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。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3带电粒子在匀强电场中运动状态：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）静止匀速直线运动可能是mgqE+-带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动—加速、减速匀变4++++++++________UE+q.mV0=0一、带电粒子的加速V=?d方法1：运用运动学和动力学方法求解方法2：运用能量观点求解(一般用动能定理)思考:在非匀强电场中,上述结果是否仍然适用？++++++++________UE+q.m一、带电粒子的加51.运用运动学和动力学方法求解，设板间距为d,因电场力为恒力，所以有2.运用能量观点求解注：方法2不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。速度与电势差U、比荷有关，与距离d无关1.运用运动学和动力学方法求解，设板间2.运用能量观点求解6解:根据动能定理得:

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加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚离开金属丝时的速度为零。解:根据动能定理得:例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在7二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+-----------+++++++++Uv0q、m二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+---8二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+-----------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角偏移距离类平抛运动平抛运动的规律主要有哪些方面？二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+---9动能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:类平抛公式规律：FX轴y轴ABU,m,粒子好象是从入射线中点直接射出来的动能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:类平抛公式规律：F101、受力分析：电子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d2、运动分析:电子作类平抛运动。UL++++++------Y

dY′

v0

FV例题2：如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板长为L，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电子（质量为m）从极板中央以水平速度v0射入电场。求电子射出电场时垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ(不计粒子的重力)1、受力分析：电子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d2、11解:电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动.加速度所以偏移距离所以偏移角度水平方向做匀速直线运动解:电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运121、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θ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变小练习1、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，13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：dUlU122=dUlUy1224=B、U1变小、U2变大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：dU14１、构造电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’（1）电子枪：发射并加速电子（2）偏转电极：YY′使电子束竖直偏转；XX′使电子束水平偏转（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。三、示波管的原理１、构造电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’（115YY’XX’-+--+-若金属板水平放置电子将竖直偏转若金属板竖直放置电子将水平偏转偏转电极的放置方式YY’XX’-+--+-若金属板水平放置若金属板竖直放置偏转162、原理（１）ＹＹ′的作用：出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，可推得在竖直方向偏移Y：v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL由相似三角形：或2、原理（１）ＹＹ′的作用：出电场后做匀速直线运动打到荧光屏17若在YY´间加持续变化的信号电压ut0若在YY´间加持续变化的信号电压ut018（2）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？YY’X’y′随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线X示波器图象（2）如果在XX’之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按19UXt扫描电压（3）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在ＸＸ′上的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动－－扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线．示波器图象YY’X’XUXt扫描电压（3）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移20如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2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21如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象XYY’X’UXt示波器图象如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就22课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动

课堂小结：一、利用电场使带电二、利用电场使带电粒从动力学和231、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11H．B.氘核12H．C.α粒子24He．D.钠离子（Na+）

练习与电量成正比与比荷平方根成正比CA1、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242、如图所示，A、B为平行金属板电容器，两板间的距离为d，在A板的缺口的正上方距离为h的P处，有一静止的、质量为m、带电量为+q的液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B板上，两板间的电压U至少为多大？两板间场强E至少为多大？例与练mgmgqE对全过程由动能定理：2、如图所示，A、B为平行金属板电容器，两板间的距离为d，在253、

a、b、c三个α粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定（）①在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上②b和c同时飞离电场③进入电场时，c的速度最大，a的速度最小④动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大A.① B.①② C.③④ D.①③④D3、a、b、c三个α粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场264、一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后，又垂直进入一个电压为U2的偏转电场，经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图示.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.v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYLθ4、一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压27v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL经加速电场U1加速后:经偏转电场U2偏转后:(1)偏移距离y:dmvqlU2022=2y(2)偏转角:θdmvqlU20=2tanq(3)偏移距离Y:qtan)L2(lY+=dUlU122=dUlU1224=v0++++++------U2d28

5、如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是()A.从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B.从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C.从t=T/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D.从t=3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上

tuU0-U0oT/2T3T/22TAC5、如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板296.如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是：A、两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速度就越大B、两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大C、与两板间距离无关，仅与加速电压有关D、以上说法均不正确+--QPC6.如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则30

例题6：如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U1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U2，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。例题6：如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U131【练习1】：如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N．今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回．若保持两极板间的电压不变，则（

）A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落AD【练习1】：如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别32【练习3】：带等量异种电荷的平行金属板，其间距为d，两板问的电势差为U，极板与水平方向成37°角放置，有一质量为m的带电粒子从下极板上端附近释放，恰好沿水平方向从上极板下端穿过电场，求:(1)粒子带何种电荷?电量多少?(2)粒子的加速度多大?粒子射出电场时的速度多大?【练习3】：带等量异种电荷的平行金属板，其间距为d，两板问的33【练习4】：如图所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M，一带电荷量为q，质量为m的质点从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，则下列结论正确的是()A．板间电场强度大小为mg/qB．板间电场强度