人教高中物理 選修3-1 第三章 3.6帶電粒子在電場(chǎng)中加速與偏轉(zhuǎn)ppt課件

1、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速與偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速與偏轉(zhuǎn)假設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，假設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即即F0時(shí)，粒子將堅(jiān)持靜止形狀或勻速時(shí)，粒子將堅(jiān)持靜止形狀或勻速直線運(yùn)動(dòng)形狀。直線運(yùn)動(dòng)形狀。例例 ：帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止形狀，該粒：帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止形狀，該粒子帶正電還是負(fù)電子帶正電還是負(fù)電?+ + + + + + + + + +- - - - - - - - - -F電電帶電體帶負(fù)電。帶電體帶負(fù)電。mg一一.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中的加速212qEdvWmqU 22qUmmvqEd 假設(shè)不計(jì)粒子重力，那么該粒子假設(shè)不計(jì)粒子重力，那么該粒子沿

2、電場(chǎng)線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。沿電場(chǎng)線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得：由動(dòng)能定理得：由此可得：此粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為：由此可得：此粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為：mqUvmvU2021q2【動(dòng)動(dòng)能能定定理理解解法法】mqUdmdqUvadvmdqUmqE222a2得：由：加速度：【牛頓運(yùn)動(dòng)定律解法】【思索】對(duì)比兩種解法，哪種方法更簡(jiǎn)約？【思索】對(duì)比兩種解法，哪種方法更簡(jiǎn)約？解解: :根據(jù)動(dòng)能定理得根據(jù)動(dòng)能定理得: :emeUv2所以sm/1091. 02500106 . 123019sm/1037例一例一. .熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，其質(zhì)量為熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，其質(zhì)量為0.910.9110-3

3、0kg10-30kg。在金屬絲和金屬板間加以電壓。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500VU=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬，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(shí)的速度有多大？設(shè)電板的小孔穿出。電子穿出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛分開(kāi)金屬絲時(shí)的速度為零。子剛分開(kāi)金屬絲時(shí)的速度為零。221mvqU 如下圖的電場(chǎng)中有如下圖的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，A、B的電勢(shì)差的電勢(shì)差UAB100V，一個(gè)質(zhì)，一個(gè)質(zhì)量為量為m=2.010-12kg、電量為、電量為q=-5.010-8C的帶電粒子，以初速度的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求

4、粒點(diǎn)，求粒子到達(dá)子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。不計(jì)粒子重點(diǎn)時(shí)的速率。不計(jì)粒子重力力A A-v0 B B202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq為負(fù)為負(fù)強(qiáng)化練習(xí)強(qiáng)化練習(xí) 在點(diǎn)電荷在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，將質(zhì)子和將質(zhì)子和粒子分別從粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放，點(diǎn)由靜止釋放，知質(zhì)子和知質(zhì)子和粒子的電性一樣，帶電量之比粒子的電性一樣，帶電量之比為為1:2，質(zhì)量之比為，質(zhì)量之比為1:4，那么到達(dá)，那么到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？它們的速度大小之比為多少？AB B121241122121mqmqvv解：質(zhì)子和解：質(zhì)子和粒子從粒子從A A到到B B運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)

5、過(guò)程中，分別運(yùn)用動(dòng)能定理得過(guò)程中，分別運(yùn)用動(dòng)能定理得211121vmUqAB222221vmUqAB聯(lián)立兩式可解出它們到達(dá)聯(lián)立兩式可解出它們到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度大小之比為之比為 例二：例二：【練習(xí)】以下粒子從初速度為零的形狀經(jīng)過(guò)電壓【練習(xí)】以下粒子從初速度為零的形狀經(jīng)過(guò)電壓為為U U的電場(chǎng)后，哪種粒子的速度最大？的電場(chǎng)后，哪種粒子的速度最大？）鈉鈉離離子子（）粒粒子子（）氘氘核核（）質(zhì)質(zhì)子子（NaHeHHA.D.C.B.422111XAZ質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)與質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的總和中子數(shù)的總和質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)例與練例與練mqUv2qUmvEk221與電量成正比與電量成正比與比荷平方與比荷

6、平方根成正比根成正比DB二二.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí) 間：間：0tlv 加速度：加速度：qEmFUdammq電場(chǎng)方向的位移：電場(chǎng)方向的位移：2202122qlUdmtyva 電場(chǎng)方向的速度：電場(chǎng)方向的速度：0yqlUdvatmv出電場(chǎng)時(shí)的方向：出電場(chǎng)時(shí)的方向：20yxtqlUdvvgmv 如下圖，在真空中豎直放置一對(duì)金屬板如下圖，在真空中豎直放置一對(duì)金屬板x x和和x x, ,加加電壓電壓U1;U1;程度放置一對(duì)金屬板程度放置一對(duì)金屬板Y Y和和Y Y，板間間隔為，板間間隔為d d。加電壓。加電壓U2U2，一電荷

7、量為，一電荷量為-q-q質(zhì)量為質(zhì)量為mm的帶電粒的帶電粒子從子從x x極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。情況。( (不計(jì)粒子的重力不計(jì)粒子的重力) )+-+_U1U2-qm物理模型：先加速物理模型：先加速 后偏轉(zhuǎn)后偏轉(zhuǎn)L Lv v0 0v v加速加速偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)V VV Vx xVyVy- - - - - -V V0 0+ + + + + +U 例四例四 、如圖、如圖, ,設(shè)質(zhì)量為設(shè)質(zhì)量為m,m,電量為電量為q q的帶電粒子以初速度的帶電粒子以初速度V0V0沿垂直于電場(chǎng)的方向進(jìn)入長(zhǎng)為沿垂直于電場(chǎng)的方向進(jìn)入長(zhǎng)為L(zhǎng), L,間距為間距為d, d,電勢(shì)差為電勢(shì)差為U U的平的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中, ,假設(shè)不計(jì)粒子的重力假設(shè)不計(jì)粒子的重力. .(1) 粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間 t粒子在垂直電場(chǎng)方向以粒子在垂直電場(chǎng)方向以V0做勻速直線運(yùn)動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),L= V0 t,(2) (2) 粒子分開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度粒子分開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度V V粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng), ,加速度加速度mdqUa 0mdVqUlatVy202022)(mdVqUlVVyVxV粒子分開(kāi)電場(chǎng)時(shí)平行電場(chǎng)方向的分速度粒子分開(kāi)電場(chǎng)時(shí)平行電場(chǎng)方向