【課件】帶電粒子在電場中的運動 課件 -2022-2023學年高二上學期物理人教版選修3-1

1、 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動 （第1課時）帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場 使帶電粒子加速偏轉(zhuǎn)（1）用牛頓定律和動力學公式求解 （適用勻強電場 ）： 一、 帶電粒子在電場中直線運動（2）用動能定理求解（適用所有電場 ）： 2、求解方法：1、條件：初速度與合力共線3、求解關(guān)鍵：正確分析受力。 問題與 練習：一電子的質(zhì)量為9.110-31kg, 電荷量e=1.610-19 C，當它位E=5104V/m的電場中時，電子的重力為多大？電子受到的電場力為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=910-30NF/G=11015F=qE=810-15N 結(jié)論：電子所受重力遠小于電場力

2、。3、一般帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。1、微觀帶電粒子：如電子、質(zhì)子、 粒子等. 它們的重力一般遠小于電場力，分析受力時，一般不考慮重力(有說明或暗示除外)。2、宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等.一般要考慮重力(有說明或暗示除外)。帶電體一般可分為兩類：注：忽略粒子重力不是忽略粒子的質(zhì)量。 質(zhì)子 氫核氘核氚核幾種重要粒子及符號 粒子 例1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加上U=2500V的電壓，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？設電子剛離開金屬絲時的速度為零。例題分析 由于動能定理有:解： 例2、如圖所示的電場

3、中有A、B兩點，A、B的電勢差UAB100V，一個質(zhì)量為m=2.010-12kg、電量為q=-5.010-8C的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A點運動到B點，求粒子到達B點時的速率。（不計粒子重力）A-v0BA-v0B 例3、如圖，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子到達N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為2v ，不計粒子的重力，下述方法能滿足要求的是（ ）A、使M、N間電壓增加為2U B、使M、N間電壓增加為4U C、使M、N間電壓不變，距離減半 D、使M、N間電壓不

4、變，距離加倍 MNUd+B 例4、如圖，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在A板的缺口的正上方距離為h的P處，有一靜止的、質(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴由靜止開始自由落下，若要使液滴不落在B板上，兩板間的電壓U至少為（ ）（ ）mgmgqE A、 B、C、D、AmgmgqE對全過程由動能定理： 練習1、 如圖，E發(fā)射的電子初速度為零，兩電源的電壓分別為45V、30V，A、B兩板上有小孔Oa、Ob，則電子經(jīng)過Oa、Ob孔以及到達C板時的動能分別是： EKA= eV， EKB= eV， EKC= eV. 45eV、45eV、15eV課堂練習 練習2、質(zhì)子和 粒子在同一勻強電場中由靜止開始加

5、速，通過相同位移時，它們的動能比為 ，所用時間比為 。 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動 （第2課時）（1）平拋運動的條件： 有水平初速度v0，只受重力，故ag。復習：平拋運動（2）求解方法：化曲為直： 水平方向：勻速直線運動。 豎直方向：自由落體運動。（3）平拋運動的規(guī)律： 從物體拋出開始計時，經(jīng)時間t，有： （4）平拋運動的重要推論：位移偏向角：物體在任一時刻速度 的反向延長線平分這段時間內(nèi)的水平位移。速度偏向角： 問題與思考如果帶電粒子沿垂直電場的方向進入勻強電場，它將怎樣運動呢?二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - -+ + + + + + + + +Uv0q、mF+vv

6、0vyy二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1、條件：粒子的初速度與合力垂直2、運動軌跡：拋物線。 3、運動性質(zhì)：勻加速曲線運動， 叫類平拋運動： 從運動開始計時，經(jīng)過時間t，有： 4、求解方法：初速度方向:勻速直線運動合力方向：初速度為0的勻加速直線運動，F(xiàn)合 = ma。5、解題關(guān)鍵：正確分析粒子受力。帶電粒子在任一時刻速度的反向延長線平分這段時間內(nèi)的水平位移。速度偏向角：位移偏向角： 6、重要結(jié)論： 證明：帶電粒子垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時,粒子好象是從入射線中點直接射出來的。 x 證 明：二、帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)v0+- U2 d lvyvy_+U1-qmv0OYL證明：初速度為零的帶電粒子只在電場力

7、作用下，經(jīng)加速電場加速后再進入偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后的速度偏向角和側(cè)位移分別為其中L和d是偏轉(zhuǎn)電場的板長和板間距離。U1、U2為加速電壓和偏轉(zhuǎn)電壓。證 明：x結(jié)論：初速度為零的帶電粒子只在電場力作用下，經(jīng)加速電場加速后再進入偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后的速度偏向角和側(cè)位移分別為其中L和d是偏轉(zhuǎn)電場的板長和板間距離。U1、U2為加速電壓和偏轉(zhuǎn)電壓。帶電粒子的偏移量和偏轉(zhuǎn)角由加速-偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)決定，與粒子的質(zhì)量、電量無關(guān).只要電性相同的帶電粒子,在電場中留下的軌跡相同,所以無法將電性相同的粒子分開.-XX+-若金屬板水平放置電子豎直偏轉(zhuǎn)若金屬板豎直放置電子水平偏轉(zhuǎn)YY+偏轉(zhuǎn)電極的放置方式 1、示波器的作用： 觀察電信號隨時

8、間變化的情況 2、示波管的結(jié)構(gòu)： 由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成三、示波管的原理 3、示波管的原理產(chǎn)生高速 行的電子束待顯示的信號電壓鋸齒形 掃描電壓使電子沿 Y方向偏移使電子沿 x方向偏移 1、（多選）如圖，初速度為零二價氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，偏轉(zhuǎn)后打在同一熒光屏上，則它們 ( ) A、側(cè)移距離不相同 B、偏轉(zhuǎn)角相同 C、到達屏上同一點 D、到達屏上不同點 BC例題與練習2、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的平行板間的電場中，入射方向跟極板平行。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，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是 （ ）A、U1變大、U2變大 B、U1變小、U2變大C、U1變大、U2變小 D、U1變小、U2變小B3、如圖,相距為d、長度為L的平行板AB間存在電場,在A、B左端距AB等距離處的O點,有一電量為+q質(zhì)量為m的粒子以初速度V0沿與A、B板平行的方向射入電場中，不計重力,要使此粒子能從C處射出電場,則A、B間的電壓應不超過( ) A. B. C. D. Vo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOCA或?qū)ζD(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：對偏轉(zhuǎn)過程由側(cè)