《带电粒子在电场中的直线运动》课件.ppt

1、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，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。,一、带电粒子的平衡,二、带电粒子的加速,三、带电粒子的偏转,四、 加速和偏转一体(示波器),带电粒子在电场中的运动,一、带电粒子的平衡：,若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F0时，粒子将保持静止状态 或匀速直线运动状态。,例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该

2、粒子带正电还是负电?,分析：带电粒子处于静止状态，F=0，Eq=mg，（图一）带电粒子 带负电，（图二）带电粒子带正电。 粒子也可以是各个方向的匀速直线运动,二. 带电粒子在电场中的加速,用牛顿运动定律分析,用动能定理分析,如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。,1、受力分析:,水平向右的电场力 FEq=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。,解法一运用运动学知识求解,解法二运用能量知识求解,粒子加速后的速度只

3、与加速电压有关,思考题,如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？,有初速度V0呢？ V0逆着电场力的方向进入呢？,解法二运用能量知识求解,初速度与电场力反向,初速度与电场力同向,v0,F=qE= qu/d ;v00 a= F/m=qu/md 匀加速直线运动 vt= v0 +at; s= v0t+ at2/2,思考：如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：( ),A.两板间距越大，加速的时间越长 B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大 C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关 D.电子的加速

4、度和末速度都与板间距离无关,AC,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,强化练习,与电量成正比,与比荷平方根成正比,D,B,质子e/m 电子1840e/m 氘核e/2m 氦核2e/4m,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的质子，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2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压

5、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,B,强化练习,3、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB100V，一个质量为m=2.010-12kg、电量为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0103m/s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）,q为负,强化练习,4、 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

6、它们到达B点时的速度大小之比为,强化练习,粒子做什么运动？能否用动力学观点解决？,挑战自己1在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是 ( ),A.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 B.电子一直向A板运动 C.电子一直向B板运动 D.电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做来回周期性运动,C,物体的运动性质由初速度和合外力两个因素共同决定,解析：做出电子运动的速度时间图像可以清楚地看到电子一直向B板运动且每半个周期运动的位移相等。,

7、思考：若在t=T/4时放入电子，电子做什么运动？,V-t图像真好！,挑战自己2：如图中的虚线为匀强电场中的等势面，相邻等势面的电势差均为100V，间距为5cm，一质量为0.1kg的带负电的小球，以10m/s的速度，沿与水平方向成30角射入电场，若该小球做直线运动，求：小球的带电量. 沿运动方向的最大位移.(g=10m/s2),解： 根据物体做直线运动的条件得,小球沿初速度方向做匀减速直线运动，根据动能定理,其中,联立 解出小球沿运动方向的最大位移,模型化归：小球做“类竖直上抛运动”。受力分析和运动分析是解“力学题”的生命线。,得：,变式训练1：一平行板电容器板长为L，两板间距离为d，将其倾斜放

8、置，如图所示，两板间形成一匀强电场.现有一质量为m、带电量为+q的油滴以初速度v0自左侧下板边缘处水平进入两板之间，沿水平方向运动并且恰从右侧上板边缘处离开电场，那么，两板之间的电势差为多大？,解：对带电油滴受力分析，根据物体做直线运动的条件得,联立两式解出两板之间的电势差,根据物体做直线运动的条件进行分析准确规范认真作图是物理学习的基本功。力学搭台，电学唱戏。,变式训练2：(2011年长春调研)如图6310所示，两块平行金属板M、N竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105 C的带电小球从两板上方的A点以v04 m/s的初速度水平抛出，且小球恰好从靠近M板上端处进入两板间， 沿直线运动碰到N板上的B点 已知A点距两板上端的高度 h0.2 m，不计空气阻力， 取g10 m/s2.求：,图6310,(1)M、N两板间的距离d； (2)小球到达B点时的动能,小球在重力、电场力下的直线运动,E,a,b,分析小球的合力,暑假作业：在真空室中有两个水平的金属板，板间的距离为h，有一质量为m的小油滴，带电量为q，自上极板的下表面处由静止开始自由下落，当它运动到两极板间距离的中点时，给两极板加电压