精品課件：帶電粒子在電場中的運動_課件

1、帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動電子、質(zhì)子、離子、帶電油滴、電子、質(zhì)子、離子、帶電油滴、 帶電帶電塵埃、帶電小球等都叫帶電粒子。塵埃、帶電小球等都叫帶電粒子。帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力 一個電子的質(zhì)量是一個電子的質(zhì)量是0.9110- -30kg，它的，它的重力重力G大約為多少？當它位于大約為多少？當它位于E=4103V/m的電場中時受到的電場力的電場中時受到的電場力F為多大？為多大？G/F=？你會發(fā)現(xiàn)什么？你會發(fā)現(xiàn)什么？ 電子、質(zhì)子、離子等帶電粒子所受重力電子、

2、質(zhì)子、離子等帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略（但有說一般遠小于電場力，重力可以忽略（但有說明或有明確的暗示除外）。重力勢能就可以明或有明確的暗示除外）。重力勢能就可以不考慮。不考慮。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量 而質(zhì)量較大的帶電塵埃、帶電液滴、帶電而質(zhì)量較大的帶電塵埃、帶電液滴、帶電油滴、帶電小球等除有說明或有明確的暗示以油滴、帶電小球等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。外，一般都不能忽略重力。 如何使帶電粒子在電場中只被加速如何使帶電粒子在電場中只被加速而不改變運動方向而不改變運動方向? 思考與討論思考與討論E+

3、qF=qE1：V0=0 僅受電場力僅受電場力作用作用2：V00 僅受電場力僅受電場力F, 且且F與與V0同向同向若若F與與V0反向，帶電反向，帶電粒子怎么運動粒子怎么運動?下下 面面 我我 們們 來來 研研 究究電電 場場 對對 帶帶 電電 粒粒 子子 的的加加 速速 問問 題題Udtvq 教材教材P39.1題：題： 在真空中有一對平行金屬板，板間的在真空中有一對平行金屬板，板間的電勢差為電勢差為90V，相距，相距6.2cm。若二價的氧離。若二價的氧離子由靜止開始加速，從一個極板向另一極子由靜止開始加速，從一個極板向另一極板運動，動能多大？你有幾種解法？哪種板運動，動能多大？你有幾種解法？哪種

4、比較簡便？比較簡便？解法一：解法一：從動力學角度分析從動力學角度分析動能定理動能定理解法二：解法二：顯然，用動能定理解題簡便！顯然，用動能定理解題簡便！如果不是勻如果不是勻強電強電場，上面所得的結(jié)果是否場，上面所得的結(jié)果是否仍然適用？仍然適用？由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，上面公式仍適用！與運動路徑也無關(guān)，上面公式仍適用！ 如圖，在點電荷如圖，在點電荷+Q激發(fā)的電場中有激發(fā)的電場中有A、B兩兩點，將質(zhì)子和點，將質(zhì)子和粒子分別從粒子分別從A點由靜止釋放到點由靜止釋放到達達B點時，它們的速度大小之比為多少？點時，它們的速度大小之比為多少？+A

5、B1:2 剛才帶電粒子是做直線運動的剛才帶電粒子是做直線運動的,如果如果V0不為零，且方向與不為零，且方向與F的方向不在一條直線上，的方向不在一條直線上，它將怎么運動？它將怎么運動？我們以特殊情況為例，即我們以特殊情況為例，即V0與電場方向垂與電場方向垂直，帶電粒子將怎樣運動？直，帶電粒子將怎樣運動？下面我們來探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn)下面我們來探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1、電子受力怎樣？、電子受力怎樣？ 做何運動？做何運動？ 2、怎樣處理其運動規(guī)律？、怎樣處理其運動規(guī)律？ l+ + + + + +- - - - - -v v0 0F Fd dv v如右圖，真空中一對如右圖，真空中一對平行金屬板分別帶等平行

6、金屬板分別帶等量異種電荷，一個電量異種電荷，一個電子沿平行于板面方向子沿平行于板面方向射入電場中，射入電場中， lv vy+ + + + + +- - - - - -e ed dv v0 0F F 1、電子的加速度？、電子的加速度？ 2、在電場中的飛行時間？、在電場中的飛行時間？3、電子離開電場時在水平、豎直方向的速度？合速度、電子離開電場時在水平、豎直方向的速度？合速度大小？速度偏向角大?。克俣绕蚪?？4、電子射出時沿垂直于板面方向偏移量、電子射出時沿垂直于板面方向偏移量y？5、速度的偏向角與位移和水平方向的偏角是否相同？、速度的偏向角與位移和水平方向的偏角是否相同？求求:推論推論: :粒

7、子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時, ,其速度反向延其速度反向延長線與初速度方向交一點長線與初速度方向交一點, ,此點平分沿初速度方此點平分沿初速度方向的位移。向的位移。xmdvquLlxymdvqUlvvy2022002tan2lx v v0 0 ld+- - - - - -q v vv v0 0v vy yyl l/ /2 2mdqUmFa0vlt 2022212mdvqUlaty200ytanmdvqUlvv 如圖所示如圖所示,相距為相距為d長度為長度為l的平行板的平行板AB加上電加上電壓后壓后,可在可在A、B之間的空間中產(chǎn)生電場之間的空間中產(chǎn)生電場,在在A、B左端距左端距AB等

8、距離處的等距離處的O點點,有一電量為有一電量為+q質(zhì)量為質(zhì)量為m的粒子以初速度的粒子以初速度V0沿水平方向沿水平方向(與與A、B板平行板平行)射入射入.不計重力不計重力,要使此粒子能從要使此粒子能從C處射出處射出,則則A、B間的電壓應為間的電壓應為( ) A. B. C. D. 2202qlmvd2202qdmvlqdlmv0qlqmv0Vo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOCdmvqUlaty202221212d 讓質(zhì)子、讓質(zhì)子、 、 的混合物沿著與電場垂的混合物沿著與電場垂直的方向進入勻強電場偏轉(zhuǎn)，要使它們的直的方向進入勻強電場偏轉(zhuǎn)，要使它們的偏轉(zhuǎn)角相同，

9、則這些粒子必須具有相同的偏轉(zhuǎn)角相同，則這些粒子必須具有相同的( )A.初速度初速度 B.初動能初動能C.初動量初動量 D.質(zhì)量質(zhì)量H21H31200tanmdvqULvvy201mvdqUL課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學和運動學角度分析從動力學和運動學角度分析從做功和能量的角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運動的分析方法類似平拋運動的分析方法粒子在與電場垂直的方向上做粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動勻速直線運動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度為零的勻加速運動

10、初速度為零的勻加速運動qHhmgmvU2)(220ABqmvHhmgU2)(220BA如圖，在真空中豎直放置一對金屬板如圖，在真空中豎直放置一對金屬板x x和和x x, ,加電加電壓壓U U1 1; ;水平放置一對金屬板水平放置一對金屬板Y Y和和Y Y，板間距離為，板間距離為d d。加電壓加電壓U U2 2，一電荷量為，一電荷量為-q-q質(zhì)量為質(zhì)量為mm的帶電粒子從的帶電粒子從x x極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運動情況。極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運動情況。( (不計粒子的重力不計粒子的重力) )+-+_U1U2-qm三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體L Lv v0 0v v加速

11、偏轉(zhuǎn)mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體+-+_U1U2v v-qmL Lv v0 0加速偏轉(zhuǎn)電荷經(jīng)加速電場加速加速后后進入偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電場求：求：V0 y, tan？如圖，電子在電勢差為如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的兩塊平行極板間的電場中入射方向跟極板平行整個裝置處在的電場中入射方向跟極板平行整個裝置處在真空中重力可忽略在滿足電子能射出平行板真空中重力可忽略在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下下述四種情況中，一定能使電子的區(qū)的條件下下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是偏轉(zhuǎn)角變大的是 AU1變大、變大、U2變大變大 BU1變小、變小、U2變大變大CU1變大、變大、U2變小變小 DU1變小、變小、U2變小變小示波器示波器：可觀察電