X3-1_1-1-1带电粒子在电场中运动.ppt

1、带电粒子在电场中的运动,在电子、质子、微小的带电油滴、离子、 带电微尘中 哪些是带电粒子？,带电粒子怎么进入匀强电场中, 比较简单的情况是什么？,现在，我们只研究匀强电场中静止带电粒子的运动、以及平行电场线方向飞入或垂直电场线方向飞入电场后的运动,粒子的运动象重力场中的什么运动？,不计粒子重力,V0 =0,象自由落体，粒子被电场加速，你答对了。 ,粒子的运动象重力场中的什么运动？,不计粒子重力,象上抛运动，你答对了 ,粒子的运动象重力场中的什么运动？,不 计 粒 子 重 力,象平抛运动，粒子经过电场时被偏转了，你答对了。 ,带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电

2、场力（合外力）对粒子做功，动能和电势能之间相互转化,改变粒子的动能。,质子、电子、离子等带电粒子所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。,带电粒子在匀强电场中运动时，所受电场力是恒力,产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动是跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似的匀加速运动.,方法1：,从动力学和运动学角度分析粒子被加速,F=qE,a=F/m,U,+,-,m q,d,下 面 我 们 来 研 究 电 场 对 带 电 粒 子 的 加 速 问 题,请推导v0=0时，粒子出电场时的动能Ek和末速度vt的表达式。,Ek=qU vt=,你答对了吗？,怎么描述粒子被加速后的

3、运动情况? 弄清粒子有多大的末速度,粒子增加了多少动能 用牛顿第二定律和动能定理解,方法：,从做功和能量的角度分析粒子被加速,粒子只受到电场力且只有电场力做功,0,还有问题：如果不是匀强电场，上面公式是否适用？,U,+,-,d,q,0,由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，上面公式仍适用！,显然，用功能关系解题简便！,请推导v0=0时，粒子出电场时的动能Ek和末速度vt的表达式。,电荷量为e 的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电场力做功为e U 等于电子的动能增量。,解：,所以,结论1：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

4、问题时，一般都是利用动能定理进行处理。,下面我们来研究 电场对带电粒子的 偏转问题,怎么描述粒子出电场时偏转的情况? 弄清粒子有多大的偏移量y和速度偏向角 解类平抛运动,不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场,）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,vx,v0,X=l=,t=,=,vy,=,at,y=,=,=,推导离开电场时偏移量:,推导离开电场时偏转角:,推导电场中飞行时间:,解：,代入数据得y =0.36,代入数据得=6.80,结论2：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。 粒子在与电场垂直的方向上做

5、匀速直线运动 粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动,下面看看加速和偏转一体的问题,例3 离子发生器发射出一质量为m ，电荷量为q的负离子，从静止开始 经加速电压U 1 加速后，获得速度 ，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为l ，两板间距离为d，,离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。,求：,t=,=,在偏转电场内飞行时间,v0,加速电场的作用,解：,电势能转化为动能,离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。,l,-q,y,v0,F,u1,vy,v0,偏移量：,a,t =,速度偏转角的正切值：,tan,=,v

6、y=at,偏转量和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场,速度偏转角和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场,思考题：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过 同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里 偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏 转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。,答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。 不同带电粒子在经过相同的加速电场和偏转电场时， 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，三种粒子具有相同的偏转量和偏转角，所以三种粒子不可能分开为三股。 你答对了吗？,3 示波管的原理,示波器,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