帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)ppt

1、 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) U1 + + +v v0 0v v帶電粒子在電場(chǎng)中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場(chǎng)中要受到哪些力的作用？對(duì)于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場(chǎng)對(duì)于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場(chǎng)中運(yùn)中運(yùn) 動(dòng)時(shí)，我們?cè)鯓犹幚硭鼈兊氖芰?？?dòng)時(shí)，我們?cè)鯓犹幚硭鼈兊氖芰?？帶電帶電粒子粒子在電?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)有在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)有 什么效果？什么效果？帶電粒子在電場(chǎng)中通常要受到重力和電場(chǎng)力帶電粒子在電場(chǎng)中通常要受到重力和電場(chǎng)力帶電帶電粒子粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場(chǎng)力電場(chǎng)力對(duì)粒子對(duì)粒子產(chǎn)生產(chǎn)生加速度加速度，改變粒子的速

2、度。電場(chǎng)力（合外，改變粒子的速度。電場(chǎng)力（合外力）對(duì)粒子做力）對(duì)粒子做功功，改變粒子的，改變粒子的動(dòng)能動(dòng)能。 質(zhì)子、電子、離子等帶電質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒所受重力一般遠(yuǎn)小于微粒所受重力一般遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，重力可以忽略。重力勢(shì)能就可以不考慮。電場(chǎng)力，重力可以忽略。重力勢(shì)能就可以不考慮。帶電帶電粒子粒子在均強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)有什么特在均強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)點(diǎn)? ?帶電帶電粒子粒子在均強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場(chǎng)力是在均強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場(chǎng)力是恒力恒力, ,產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)跟物體在重力場(chǎng)中的自由落體強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)跟物體在

3、重力場(chǎng)中的自由落體和拋體運(yùn)動(dòng)相似和拋體運(yùn)動(dòng)相似. .研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)的主要工具：研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)的主要工具： 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 加速度加速度 電場(chǎng)力的功電場(chǎng)力的功 動(dòng)能定理動(dòng)能定理 202t2121mvmvqUW F=qEa=F/mW=qU粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？不計(jì)粒子重力不計(jì)粒子重力E+qF=qEV0 =0自由落體，你答對(duì)了自由落體，你答對(duì)了粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？V0 F=qE不計(jì)粒子重力不計(jì)粒子重力上拋運(yùn)動(dòng)，你答對(duì)了上拋運(yùn)動(dòng)，你答對(duì)了-qE粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？粒子的運(yùn)動(dòng)象重力場(chǎng)中的什么運(yùn)動(dòng)？EF=q

4、E+qV0不不計(jì)計(jì)粒粒子子重重力力平拋運(yùn)動(dòng)，你答對(duì)了平拋運(yùn)動(dòng)，你答對(duì)了方法方法1： 從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析粒子被加速?gòu)膭?dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析粒子被加速動(dòng)力學(xué)：動(dòng)力學(xué)：F=qEa=F/m運(yùn)動(dòng)學(xué)：運(yùn)動(dòng)學(xué)：mdqU 2021attvS aSvvt2202 U+-0vtvm m qddqU 下下 面面 我我 們們 來(lái)來(lái) 研研 究究電電 場(chǎng)場(chǎng) 對(duì)對(duì) 帶帶 電電 粒粒 子子 的的加加 速速 問(wèn)問(wèn) 題題方法：方法：從做功和能量的角度分析粒子被加速?gòu)淖龉湍芰康慕嵌确治隽Ｗ颖患铀? )粒子只受到電場(chǎng)力做功粒子只受到電場(chǎng)力做功0v0221tmvqUW 0v2022121mvmvqUWt 還有問(wèn)題還有問(wèn)題：如果

5、不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，上面公式是否適用？：如果不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，上面公式是否適用？U+-d0vtvq 0由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，上面公式仍適用！與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，上面公式仍適用！顯然，用功能關(guān)系也可解答，綜合以顯然，用功能關(guān)系也可解答，綜合以往解題規(guī)律來(lái)看，功能關(guān)系解題要簡(jiǎn)往解題規(guī)律來(lái)看，功能關(guān)系解題要簡(jiǎn)便！便！221tmvqU 電荷量為電荷量為e e的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板。兩處的的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板。兩處的電勢(shì)差為電勢(shì)差為U U，電勢(shì)能變化（減少）為，電勢(shì)能變化（減少）為e Ue U. .電勢(shì)能的變化電勢(shì)能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能

6、全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。解：解：所以所以m/s100.3m/s109.0106.122730192500 meUVt 結(jié)論：結(jié)論：由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問(wèn)以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問(wèn)題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。處理。、不計(jì)重力，初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)、不計(jì)重力，初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)處理方法：處理方法：）粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做）粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做）粒子在與電場(chǎng)平

7、行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法 l+ + + + + +- - - - - - -q qv vv v0 0v vy yyd dv vx xv v0 0X=v v0 0t tt=0vx=0vlv vy y=ataty y= =221at0mdvqUl 2022mdvqUl 0vvy20mdvqUl v v0 0F F= =mdqUt mFt mqEt = =tan s ss s22yx 下面我們來(lái)研究下面我們來(lái)研究電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題偏轉(zhuǎn)問(wèn)題離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏移量:離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角:在電場(chǎng)中飛行時(shí)間:t=0vx0

8、vl=v vy y0mdveUl mdeUt mFt meEt =at=aty= =2022mdveUl 221at0vvy20mdveUl = =tan 解：解：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得y =0.36代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得=6.80結(jié)論：結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題就是一個(gè)類(lèi)平拋的問(wèn)題。強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題就是一個(gè)類(lèi)平拋的問(wèn)題。粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問(wèn)題下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問(wèn)題

9、例例 離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m m，電荷量為，電荷量為q q的負(fù)離子，從靜止的負(fù)離子，從靜止 經(jīng)加速電壓經(jīng)加速電壓U U 1 1 加速后，獲得速度加速后，獲得速度 ，并沿垂直于電場(chǎng)線(xiàn)方向，并沿垂直于電場(chǎng)線(xiàn)方向 射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U U2 2作用后，以速度作用后，以速度離開(kāi)電離開(kāi)電 場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為，兩板間距離為，兩板間距離為d d， 0v 1 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間、加速度、速度的時(shí)間、加速度、速度 的大??；的大??； 2 2）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí) 的橫向

10、偏移量和偏轉(zhuǎn)角的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。的正切值。 l+ + + + + +- - - - - -u u1 1dv v0 0求：求：解：解： l+ + + + + +- - - - - - -q qv v0 0F Fu u1 1v vy yv v0 0由動(dòng)能定理得到由動(dòng)能定理得到20121mvqU 即即=v v0 0mqU121 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、加速度、速度的大?。╇x子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、加速度、速度的大小t=0vL=12qUmL加速度加速度a=mFmdqU2 速度速度的大小的大小v vy y=atmdqU2 12qumL122mUqdLU v v220yvv 122

11、2221224UmdUqLUqd 時(shí)間時(shí)間2 2）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u1 1v vy yv v0 0橫向偏移量橫向偏移量解：解：221aty mdqU2 a12qUmLt = 122.qUmL1224dUUL mdqU2 速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：tan 0vvy=122mUqdLU 12qUm122dUUL v v0 0m2qu1=v vy y122muqdLu偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子q、m無(wú)關(guān)，只取決于

12、加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)無(wú)關(guān)，只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和帶電粒子和帶電粒子q、m無(wú)關(guān)，只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)無(wú)關(guān)，只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過(guò)思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，在通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過(guò)偏偏轉(zhuǎn)，在通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過(guò)偏 轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由。轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由。答案：答案：通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU

13、,加速電壓相同，加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大。二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定，所以粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定，所以三種粒子不可能分開(kāi)為三股。三種粒子不可能分開(kāi)為三股。你答對(duì)了嗎？你答對(duì)了嗎？3 3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：1 1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子， 粒子，正負(fù)粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。（但并不能忽略質(zhì)量）。2 2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。3 3 示波管的原理示波管的原理示波器課堂小