高二物理選修3-1《1.9帶電粒子在電場中的運動》

1、 九 帶電粒子在電場中的運動知識回顧知識回顧1、勻變速直線運動的運動規(guī)律：、勻變速直線運動的運動規(guī)律：2、牛頓第二定律的表達(dá)式：、牛頓第二定律的表達(dá)式：3、動能定理的內(nèi)容及表達(dá)式：、動能定理的內(nèi)容及表達(dá)式：4、平拋運動的規(guī)律：、平拋運動的規(guī)律：5、靜電力做功與電勢差的關(guān)系：、靜電力做功與電勢差的關(guān)系：一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速 +Uq兩板間電勢差為兩板間電勢差為U質(zhì)量為質(zhì)量為 m 電量為電量為 q 的粒子。的粒子。 從正極板靜止開始運動，求到從正極板靜止開始運動，求到達(dá)負(fù)極板時的速度。達(dá)負(fù)極板時的速度。探究思路探究思路+qEd1、帶電粒子在電場中的受力：、帶電粒子在電

2、場中的受力：2、帶電粒子做何種運動：、帶電粒子做何種運動：3、探究求、探究求v的方法：的方法：EABF粒子在勻強(qiáng)電場中加速粒子在勻強(qiáng)電場中加速1v2v從動力學(xué)觀點從動力學(xué)觀點粒子的加速度粒子的加速度mFa mqE+-U、dmdqUl運動學(xué)公式：運動學(xué)公式：alvv22122由可得：由可得：能量觀點：能量觀點： 粒子運動過程中由動能定理有：粒子運動過程中由動能定理有：21222121mvmvWAB由可得：由可得：mqUv2mqUv2思考：粒子在非勻強(qiáng)電場中加速又該如何處理？思考：粒子在非勻強(qiáng)電場中加速又該如何處理？例題例題1 熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電熾熱的金屬絲可以發(fā)

3、射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。解：解：由動能定理由動能定理221mveU meUv2代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：m/s7100 . 3vEAB適合從能量觀點解決問題適合從能量觀點解決問題21222121mvmvWABF1v2v粒子在非勻強(qiáng)電場中加速粒子在非勻強(qiáng)電場中加速 結(jié)論：結(jié)論： 由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，所以強(qiáng)無

4、關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的在處理電場對帶電粒子的加速加速問題問題時，一般都是利用時，一般都是利用動能定理動能定理進(jìn)行處進(jìn)行處理。理。若粒子的初速度為零若粒子的初速度為零, ,則則: :qUmv221若粒子的初速度不為零若粒子的初速度不為零, ,則則: :qUmvmv2202121二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) -+vxvyv0vFaydl探究思路探究思路1、帶電粒子在電場中的受力：、帶電粒子在電場中的受力：2、帶電粒子做何種運動：、帶電粒子做何種運動：3、運動狀態(tài)、運動狀態(tài)沿電場線方向：沿電場線方向：垂直電場線方向：垂直電場線方向：二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏

5、轉(zhuǎn) -+d0vlFamFa mqEmdqU基本關(guān)系基本關(guān)系vxvyv0vvxtvl0垂直于電場線方向垂直于電場線方向atvyy221aty 沿電場線方向沿電場線方向?qū)С鲫P(guān)系導(dǎo)出關(guān)系側(cè)位移側(cè)位移221aty 20)(21vlmdqUdmvqUl2022速度偏角速度偏角xyvvtan0vat001vlmdqUvdmvqUl20粒子在與電場平行的方向上做粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動初速為零的勻加速運動結(jié)論：結(jié)論： 帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個勻強(qiáng)電場的問題就是一個類平拋類平拋的問題的問題粒子在與電場垂直的方向上做粒子在與電場

6、垂直的方向上做勻速直線運動勻速直線運動例題例題4 有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為m 帶電荷帶電荷+q 的粒子經(jīng)電壓的粒子經(jīng)電壓U0加速后，進(jìn)入兩塊間加速后，進(jìn)入兩塊間距為距為d，長度為，長度為l 的平行金屬板，板間電壓為的平行金屬板，板間電壓為U，求電荷的，求電荷的偏移量偏移量y和和偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角 。v0U0ld U解：解：設(shè)電荷進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時速度大小為設(shè)電荷進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時速度大小為V0 ，則，則20021mvqU 電荷在偏轉(zhuǎn)電場中加速度為電荷在偏轉(zhuǎn)電場中加速度為amFa mqEmdqU電荷在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間為電荷在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間為ttvl0偏移量：偏移量：221aty dmvqUly2022dqUqU