帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)ppt課件

1、精選ppt復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1?；疽?guī)律和定律：?；疽?guī)律和定律： 1） 勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律勻變速直線運(yùn)動(dòng)的所有公式；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的所有公式； 2）牛頓運(yùn)動(dòng)定律）牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓三大定律；牛頓三大定律； 3）曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法）曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法運(yùn)動(dòng)的合成和分解；運(yùn)動(dòng)的合成和分解； 4）動(dòng)能定理；）動(dòng)能定理； 5）能量守恒定律）能量守恒定律; 2 。處理問題的要點(diǎn)：注意區(qū)分不同的物理過程，。處理問題的要點(diǎn)：注意區(qū)分不同的物理過程，弄清在不同物理過程中物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。弄清在不同物理過程中物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。精選ppt第八節(jié)第八節(jié) 帶電粒子帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)在電場中的運(yùn)動(dòng)

2、精選ppt一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速+- 例題：例題：在加上電壓在加上電壓U并處于并處于真空中真空中的金屬的金屬板間有一正電荷板間有一正電荷q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，只在電場力只在電場力作用下從作用下從靜止靜止釋放，電荷將做什么運(yùn)動(dòng)？釋放，電荷將做什么運(yùn)動(dòng)？求求電荷到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？電荷到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？qFAB精選ppt22/vqUm可得2/qU m2可得v2211022tWqUmVmV根據(jù)FqUammd1。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法求解，設(shè)板間。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法求解，設(shè)板間 距為距為d,因電場力為恒力，所以有因電場力為恒力，所以有2。運(yùn)用能量觀點(diǎn)求解。運(yùn)用能量觀

3、點(diǎn)求解22212vvad根據(jù)注：該方法不僅適用于勻強(qiáng)電場也適用于非勻強(qiáng)電場。注：該方法不僅適用于勻強(qiáng)電場也適用于非勻強(qiáng)電場。精選ppt 例題例題1：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。- U +金屬絲 金屬板VE電子的質(zhì)量為電子的質(zhì)量為0.91

4、10-30 kg，電子的電荷量電子的電荷量e=1.610-19 C精選ppt解：金屬絲和金屬板間的電場雖然不是解：金屬絲和金屬板間的電場雖然不是 勻強(qiáng)電場，但仍可用勻強(qiáng)電場，但仍可用 可得可得 代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：v=3.0107 m/s2eUvm2102WeUmv精選ppt一、帶電粒子一、帶電粒子(微粒微粒)在電場中的直線加速問題在電場中的直線加速問題n基本思路：先判斷是什么電場，分析物基本思路：先判斷是什么電場，分析物 體受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。體受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。n1.在勻強(qiáng)電場中在勻強(qiáng)電場中n(1)牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合處理牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合處理;n(2)應(yīng)用能量（動(dòng)能定

5、理）的觀點(diǎn)分析問題；應(yīng)用能量（動(dòng)能定理）的觀點(diǎn)分析問題；n2.在非勻強(qiáng)電場中在非勻強(qiáng)電場中n應(yīng)用能量應(yīng)用能量(動(dòng)能定理）分析問題動(dòng)能定理）分析問題.2211022tWqUmVmV2211022tWEqdqUmVmV精選ppt 例題例題1：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？- U +金屬絲 金屬板VE電子的質(zhì)量

6、為電子的質(zhì)量為0.9110-30 kg，電子的電荷量電子的電荷量e=1.610-19 C精選ppt 如圖一帶電粒子以如圖一帶電粒子以垂直垂直勻強(qiáng)電勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向以初速度場的場強(qiáng)方向以初速度v0射入電射入電場，若場，若不計(jì)粒子的重力不計(jì)粒子的重力，帶電粒，帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？子將做什么運(yùn)動(dòng)？ lv v0 0d+- - - - - -qF精選ppt二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)-qy垂直電場方向垂直電場方向：勻速勻速直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)沿電場方向沿電場方向：初速為零的：初速為零的勻加速勻加速直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)mU2+-dLFv v0 0XY精選ppt垂直電垂直電場方向

7、場方向:沿電場沿電場方向方向:ay=F/m=qE/m=qU/md運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析Vt2=V02+Vy2=?做做類似平拋運(yùn)動(dòng)類似平拋運(yùn)動(dòng)qEqUymmdVattt222111222qEqUmmdyattt Vx=V0 X =V0t精選ppt例題例題2： 如圖所示一電子以初速度如圖所示一電子以初速度V0=3.0X107m/s沿沿垂直電場方向射入的電場，兩極板的長度為垂直電場方向射入的電場，兩極板的長度為L=6.0cm，相距，相距d=2cm，極板間電壓，極板間電壓U=200V.求求1）電子射出電場所用時(shí)間？）電子射出電場所用時(shí)間？v v0 0-qmU+-dLF精選ppt解：解：1）電子在水平方向做勻

8、速運(yùn)動(dòng)電子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由，由 L=v0t 可求得電子可求得電子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=L/v0，精選ppt例題例題2： 一電子水平射入如圖所示的電場中，一電子水平射入如圖所示的電場中，射入時(shí)的速度射入時(shí)的速度V0=3.0X107m/s.兩極板的長度兩極板的長度為為L=6.0cm，相距，相距d=2cm，極板間電壓，極板間電壓U=200V.求求2）電子射出電場時(shí)沿垂直板面方）電子射出電場時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離向偏移的距離y。-qymU+-dLF精選ppt解：解：1）電子在垂直電場方向做勻速運(yùn)動(dòng)電子在垂直電場方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由，由 L=v0t 可求得電子可求得電子在電場

9、中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=L/v0，2）電子在沿電場方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，電子在沿電場方向做勻加速運(yùn)動(dòng)， 加速度加速度a=F/m=qE/m=eU/md. 電子射出電場時(shí)電子射出電場時(shí)豎直偏移的距離豎直偏移的距離y=at2 /2， （其中（其中t為電子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間），為電子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間）， 根據(jù)根據(jù)y=at2 /2中，得到中，得到 代入數(shù)值得代入數(shù)值得y=0.36cm2( )2eUlymd v精選ppt例題例題2： 一電子水平射入如圖所示的電場中，一電子水平射入如圖所示的電場中，射入時(shí)的速度射入時(shí)的速度V0=3.0X107m/s.兩極板的長度兩極板的長度為為L=6.0cm，相距，相距

10、d=2cm，極板間電壓，極板間電壓U=200V.求求3)電子離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度電子離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度。v v0 0-qymU2+-dLFv vt tv v0 0v vy y精選ppty3）電子離開電場時(shí)沿電場方向的分速度為）電子離開電場時(shí)沿電場方向的分速度為Vy， 離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為 角度為角度為6.8度度200tanyveUlvmdvv v0 0+ + + + + +- - - - - -VyV0Vt0yeUlvatmd v精選ppt例題例題2： 一電子水平射入如圖所示的電場一電子水平射入如圖所示的電場中，射入時(shí)的速度中，射入時(shí)的速度V0=3.0X107m/s.

11、兩極板兩極板的長度為的長度為L=6.0cm，相距，相距d=2cm，極板間，極板間電壓電壓U=200V.4)如何求電子離開電場時(shí)的如何求電子離開電場時(shí)的速度？速度？yv v0 0+ + + + + +VyVtV0精選ppt二。帶電粒子二。帶電粒子(微粒微粒)在電場中的偏轉(zhuǎn)問題在電場中的偏轉(zhuǎn)問題n處理電偏轉(zhuǎn)問題的基本思路處理電偏轉(zhuǎn)問題的基本思路:n1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解運(yùn)動(dòng)的合成與分解;n2.能量觀點(diǎn)能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理）動(dòng)能定理）.2211022tWqUmVmV對(duì)于勻強(qiáng)電場則常用對(duì)于勻強(qiáng)電場則常用2211022tWEqyqUmVmV精選ppt例題：例題： 在加上電壓在加上電壓U并處于真空中的金屬板間

12、有一正電荷并處于真空中的金屬板間有一正電荷q，質(zhì)量，質(zhì)量為為m，只在電場力作用下只在電場力作用下從靜止釋放，電荷將做什么運(yùn)動(dòng)？從靜止釋放，電荷將做什么運(yùn)動(dòng)？ 例題例題1： 實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子電子。在熾熱金屬絲和。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？大？ 例題例題2： 如圖所示一如圖所示一電子電子以初速度以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直電場方沿垂直電

13、場方向射入的電場，兩極板的長度為向射入的電場，兩極板的長度為L=6.0cm，相距，相距d=2cm，極板間電壓極板間電壓U=200V.求求1）電子射出電場所用時(shí)間？）電子射出電場所用時(shí)間？精選ppt1、帶電粒子：、帶電粒子：（1）一般微觀粒子（如電子、質(zhì)子等），在電場中）一般微觀粒子（如電子、質(zhì)子等），在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力遠(yuǎn)小于電場力，所以一般不計(jì)重力。但運(yùn)動(dòng)時(shí)重力遠(yuǎn)小于電場力，所以一般不計(jì)重力。但質(zhì)量不可忽略。質(zhì)量不可忽略。（2）帶電體（如液滴、塵埃、小球等），一般重力）帶電體（如液滴、塵埃、小球等），一般重力不能忽略。不能忽略。 一般情況下，帶電粒子指微觀粒子，但有時(shí)粒一般情況下，帶電粒子指微

14、觀粒子，但有時(shí)粒子的含義不明確，需根據(jù)題目所給條件加以分析。子的含義不明確，需根據(jù)題目所給條件加以分析。如重力與電場力大小相近時(shí)，重力不可忽略；若電如重力與電場力大小相近時(shí)，重力不可忽略；若電場力遠(yuǎn)大于重力，可忽略；也可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)性場力遠(yuǎn)大于重力，可忽略；也可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來判斷。質(zhì)來判斷。注意：注意：精選ppt（1）勻強(qiáng)電場：勻強(qiáng)電場：如在帶等量異種電荷的平行金屬如在帶等量異種電荷的平行金屬板之間的電場板之間的電場（2）非勻強(qiáng)電場：非勻強(qiáng)電場：如單個(gè)的正電荷形成的電場、如單個(gè)的正電荷形成的電場、單個(gè)的負(fù)電荷形成的電場、等量異種電荷形成的電單個(gè)的負(fù)電荷形成的電場、等量異種電荷形成的電場

15、、等量同種電荷形成的電場、點(diǎn)電荷與帶電平板場、等量同種電荷形成的電場、點(diǎn)電荷與帶電平板所形成的電場等。所形成的電場等。2、電場：、電場：3 、分析受力時(shí)要多一項(xiàng)電場力，討論功能問題、分析受力時(shí)要多一項(xiàng)電場力，討論功能問題時(shí)要正確計(jì)算電場力做功及電勢能的變化。時(shí)要正確計(jì)算電場力做功及電勢能的變化。精選ppt直線加速器直線加速器粒子在每個(gè)加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因?yàn)榻蛔冸妷旱淖兓芷谙嗤xppt課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題 2讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電始加速，然后在同一

16、偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會(huì)分為場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說明理由。三股？請(qǐng)說明理由。精選ppt比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離y如果如果 y不相同不相同比較離子是否以比較離子是否以相同偏角相同偏角 射出射出如果如果 y 相同相同如果如果不相同不相同會(huì)分為三股會(huì)分為三股如果如果 相同相同不會(huì)分為三股不會(huì)分為三股會(huì)分為三股會(huì)分為三股精選ppt練習(xí)練習(xí)1：一個(gè)初速度為零的電子，在場強(qiáng)為：一個(gè)初速度為零的電子，在場強(qiáng)為4.0103 V/m的勻強(qiáng)電場中被加速，求經(jīng)的勻強(qiáng)電場中被加速，求經(jīng)過過2.010-8 s后，電子的速度和動(dòng)能。后，電子的速度和動(dòng)能。 解：解：電子在勻強(qiáng)電

17、場中的加速度電子在勻強(qiáng)電場中的加速度: a=F/m = eE/m速度速度:v=at= eEt/m = 1.410-7 m/s 動(dòng)能動(dòng)能Ek= =8.910-17 J精選ppt練習(xí)練習(xí)2。一動(dòng)能為。一動(dòng)能為1000eV的電子，的電子，沿著與電場垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)沿著與電場垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，已知偏轉(zhuǎn)電極長電場，已知偏轉(zhuǎn)電極長6.0cm，相距，相距離離1cm，偏轉(zhuǎn)電壓，偏轉(zhuǎn)電壓4.0V，求電子離，求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。 精選ppt解：由偏轉(zhuǎn)角度公式及1eV=1.610-19J,有=0.012,得：=0.69精選ppt練習(xí)練習(xí)3。兩塊平行的金屬板。兩塊平

18、行的金屬板A、B之間的電壓是之間的電壓是80V，一個(gè)電子以，一個(gè)電子以6.0106 m/s的速度從小的速度從小孔孔C垂直垂直A板進(jìn)入電場，該電子能打在板進(jìn)入電場，該電子能打在B板上板上嗎？如果能打在嗎？如果能打在B板上，它到達(dá)板上，它到達(dá)B板時(shí)的速板時(shí)的速度有多大？如果電源電壓變?yōu)槎扔卸啻螅咳绻娫措妷鹤優(yōu)?20V，情況又，情況又會(huì)怎樣？會(huì)怎樣？精選ppt解解: 電子射入電場時(shí)具有的初動(dòng)能電子射入電場時(shí)具有的初動(dòng)能:Ek= = 1.610-17 J,電子從電子從A板到達(dá)板到達(dá)B板需克服電場力做功板需克服電場力做功: W=qU= 1.310-17JEk W,可見電子能打在可見電子能打在B板，板，到達(dá)到達(dá)B板時(shí)的速度為板時(shí)的速度為v= 如果電源電壓變?yōu)槿绻娫措妷鹤優(yōu)?20V，則電子從，則電子從A板到達(dá)板到達(dá)B板需克服電場力做功：板需克服電場力做功： W=qU= 1.9 10-17 J，這時(shí)這時(shí)EkW,電子不能打在電子不能打在B板。板。精選ppt三、帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn)在電子