高中物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)精品

關(guān)于高中物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)精品第1頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.8帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(2課時(shí))新課標(biāo)高中物理選修3－1第一章

靜電場(chǎng)第2頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、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)判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、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。第一課時(shí)第3頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況：受到恒定的電場(chǎng)力受力情況：

做勻變速運(yùn)動(dòng)第4頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析用動(dòng)能定理分析E1（加速電壓）第5頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日qUm+_帶電粒子的加速

d1、受力分析:

水平向右的電場(chǎng)力

F＝Eq=qU/dF2、運(yùn)動(dòng)分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)第6頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日思考題如兩極板間不是勻強(qiáng)電場(chǎng)該用何種方法求解？為什么？

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)，第二種方法仍適用！第7頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日所以例1第8頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

結(jié)論：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)行處理。第9頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日例2：如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長(zhǎng)B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大C.電子到達(dá)Q板時(shí)的速度與板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無(wú)關(guān)AC

第10頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

ld+-----------+++++++++Uv0q、m二.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)第11頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，推導(dǎo)偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ第12頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。x方向：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)Y方向：加速度為的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

v

v0vyΦ

3.x方向

4.y方向

5、離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

L第13頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日結(jié)論：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。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)

第14頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日例3第15頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

L三、加速和偏轉(zhuǎn)一體++++++------φvv0vy+_U1U2v0-qmy第16頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日讓一價(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。答案：通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU,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。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。vvyy

L++++++------φv0+-U1U2v0-qm思考題第17頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、試證明：帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)就好象是從初速度所在直線(xiàn)的中點(diǎn)沿直線(xiàn)離開(kāi)電場(chǎng)的。

θx強(qiáng)化練習(xí)第18頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

作業(yè)1：離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)離子，從靜止經(jīng)加速電壓U1

加速后，獲得速度v0

，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U2作用后，以速度Ｖ離開(kāi)電場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為Ｌ，兩板間距離為d，

1）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、加速度、速度Ｖ的大??；

2）離子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的沿電場(chǎng)方向的偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。

l++++++------u1dv0

求：第19頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日作業(yè)2：一束電子流經(jīng)U=5000V的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若兩板間距d=1.0cm，板長(zhǎng)l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？第20頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、示波器的原理（第二課時(shí)）1.示波器作用：是一種用來(lái)觀(guān)察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。第21頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號(hào)鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移四、示波器的原理第22頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日已知：U1、l、YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏向角正切值tanφ及打到屏上電子的偏移量y?。偏移量與YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比3.原理第23頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第24頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y’的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第25頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移四、示波器的原理第26頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移四、示波器的原理第27頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第28頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日6）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第29頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日7）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第30頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第31頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏四、示波器的原理第32頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日10）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2四、示波器的原理第33頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(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度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

第34頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核

強(qiáng)化練習(xí)與電量成正比與比荷平方根成正比DBe/m1840e/me/2m2e/4m第35頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、如圖所示，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的質(zhì)子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v

，則下述方法能滿(mǎn)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間電壓不變，距離加倍MNUd+v與電壓平方根成正比B強(qiáng)化練習(xí)第36頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以初速度v從中線(xiàn)垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，剛好離開(kāi)電場(chǎng)，它在離開(kāi)電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)角正切為0.5，則下列說(shuō)法中正確的是

A、如果偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為原來(lái)的一半，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25B、如果帶電粒子的比荷為原來(lái)的一半，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25C、如果帶電粒子的初速度為原來(lái)的2倍，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25D、如果帶電粒子的初動(dòng)能為原來(lái)的2倍，則粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25√√√強(qiáng)化練習(xí)第37頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5、質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動(dòng)能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為

，側(cè)移之比為

。

與電量成正比與電量成正比2:12:1強(qiáng)化練習(xí)第38頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日6、三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線(xiàn)垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，如圖所示。則由此可判斷（）

A、b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)

B、在b飛離電場(chǎng)的瞬間，a剛好打在下極板上

C、進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c速度最大，a速度最小

D、c的動(dòng)能增量最小，

a和b的動(dòng)能增量一樣大

√√強(qiáng)化練習(xí)第39頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日析與解第40頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日7、如圖，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行。整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略。在滿(mǎn)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θ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變小強(qiáng)化練習(xí)第41頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日析與解對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理：對(duì)偏轉(zhuǎn)過(guò)程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)第42頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8、如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（）

A、側(cè)移相同

B、偏轉(zhuǎn)角相同

C、到達(dá)屏上同一點(diǎn)

D、到達(dá)屏上不同點(diǎn)與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)強(qiáng)化練習(xí)第43頁(yè)，