專題19-帶電粒子在電場中的運動(課件)

中物理第一章靜電場人教版物理（高中）第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動

學易同步精品課堂（高二上）注意：某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1.帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說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。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。知識點總結(jié)U+qm+__ｖ=?F一：帶電粒子的加速運動【情景】一個質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負極板運動。試計算粒子到達負極板時的速度？課堂活動方法一：動力學觀點：

主要利用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律qUm+_帶電粒子的加速d①②由①②得③由③得：方法二：能量觀點

——利用動能定理【規(guī)律總結(jié)】對比兩種方法1.利用牛頓第二定律和勻變速直線運動規(guī)律，僅適用于勻強電場中，物體做勻變速直線運動，即物體必須沿著電場線進入勻強電場。2.利用動能定理，不僅適用于勻強電場，也適用于非勻強電場，因為公式W=qU適用于任何電場。例題1

熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，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。解：由動能定理代入數(shù)據(jù)得：例題2

如圖所示，在點電荷+Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和α粒子分別從A點釋放，到達B點時，求它們的速度大小之比？+AB解：質(zhì)子α粒子對質(zhì)子：U對α粒子：e=1.6×10-19Cm=0.9×10-30kg【典例3】.如圖所示，在A板附近有一電子由靜止開始向B板運動，則關于電子到達B板時的速率，下列解釋正確的是(

)A．兩板間距越大，運動時間就越長，則獲得的速率越大B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大C．與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關D．以上解釋都不正確C+++++++++---------v0+q.mdlF+二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律課堂活動問題：不計帶電微粒重力，你能畫出帶電微粒的運動軌跡嗎？1.運動狀態(tài)分析：

帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強電場時，若只受電場力作用，則帶電粒子做勻變速曲線運動。2.偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：（類似平拋運動分析方法）（1）沿初速度方向是速度為v0的勻速直線運動；（2）沿電場力方向是初速度為零的勻加速直線運動。類平拋運動與粒子比荷成正比與粒子初速度v0的平方成反比與電場的屬性U、l、d有關已知平行金屬板板間距離d，板長為l，板間電壓U，帶電粒子q、m以初速度v0垂直電場線進入勻強電場，求帶電粒子離開極板時在垂直板面方向偏移的距離y和速度v。v與入射方向的夾角為θ試證明：帶電粒子垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時就好象是從初速度所在直線的中點沿直線離開電場的。

θx自主訓練U1+_電場中加速電場中偏轉(zhuǎn)+_U2三：帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律2課堂活動思考：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物由靜止開始經(jīng)過同一加速電場加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股？請說明理由。v0U0dUl例題4

有一質(zhì)量為m帶電荷+q的粒子經(jīng)電壓U0加速后，進入兩塊間距為d，長度為l的平行金屬板，板間電壓為U，求電荷的偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ

。v0U0ldU解：設電荷進入偏轉(zhuǎn)電場時速度大小為V0，則①電荷在偏轉(zhuǎn)電場中加速度為a②電荷在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間為t③偏移量：④注:不同的帶電粒子被同一電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場,運動情景一樣！思考：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物由靜止開始經(jīng)過同一加速電場加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：不會分為三股。

如圖所示，有一電子(電量為e、質(zhì)量為m)經(jīng)電壓U0加速后，沿平行金屬板A、B中心線進入兩板，A、B板間距為d、長度為l1，A、B板間電壓為U，屏CD足夠大，距離A、B板右邊緣l2，AB板的中心線過屏CD的中心且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。自主訓練電子離開電場，就好象從中點沿直線離開的：θ對加速過程由動能定理：分析與解答示波器是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。核心部件：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。示波管電子槍部分：偏轉(zhuǎn)電極部分：熒光屏部分：發(fā)射出電子使電子沿兩方向偏轉(zhuǎn)電子使熒光物質(zhì)受激而發(fā)光※四、示波器的原理YY’XX’-+--+-若金屬平行板水平放置,電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)若金屬平行板豎直放置,電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式示波管原理每一個電子每個電子在電場中運動時間很短不同時刻進入電場的電子可認為在電壓不變的勻強電場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電壓不同.若只在YY

′間加持續(xù)變化的信號電壓呢?屏上亮斑位置不同.YY′X′

YY′隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。X示波器圖像如果在XX′之間不加電壓,而在YY′之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化，在熒光屏上會看到什么圖形？UytO如果之間的電壓如圖所示，而在電極之間加不變的電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？試著畫出來。OUxUXt掃描電壓示波器圖像YY′X′X打在屏上的電子的位置如何移動？如果在YY′之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX′之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2UyUx如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖像。XYY′X′UXt示波器圖像O※如圖所示的示波管，如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？UxtOt1t2XYO0<t<t1t1<t<t2自主訓練帶電粒子在勻強電場中運動狀態(tài)：勻變速直線運動—加速、減速勻變速曲線運動—偏轉(zhuǎn)平衡（