高二物理帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件

F=qE電場強(qiáng)度電勢差復(fù)習(xí)F=qE電場強(qiáng)度電勢差復(fù)習(xí)引入

學(xué)習(xí)運(yùn)用電場強(qiáng)度、電場力等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度、位移等物理量的變化;

學(xué)習(xí)運(yùn)用電勢差、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量的轉(zhuǎn)化.引入學(xué)習(xí)運(yùn)用電場強(qiáng)度、電場力等概念研究帶電粒子在電場1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)11.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)1帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用?通常要受到重力和電場力新授帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力新授

一個(gè)電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,電荷量e=1.6×10-19C，當(dāng)它位于E=5×104V/m的電場中時(shí):受到的重力G為多大？受到的電場力F為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

電子、質(zhì)子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場力，重力可以忽略（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量一個(gè)電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,3、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)來判定.1、微觀帶電粒子：如電子、質(zhì)子、離子等.帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場力，一般都不考慮重力(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.一般都考慮重力(有說明或暗示除外).帶電體一般可分為兩類：3、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)來判定.1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)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加速偏轉(zhuǎn)++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?1、加速直線運(yùn)動(dòng)++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV=1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：

ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強(qiáng)電場一、帶電粒子的加速電場力:F=qE1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公2、能量觀點(diǎn)：

ABUdE+v由動(dòng)能定理：適用于任何電場一、帶電粒子的加速電場力做功:W=qU速度v與電勢差U、比荷q/m的平方根成正比與距離d無關(guān)初速度不為零呢？用動(dòng)能定理解題簡便2、能量觀點(diǎn)：ABUdE+v由動(dòng)能定理：適用于一、帶電粒子U+-qd

電場力:

加速度:

末速度:一、帶電粒子的加速小結(jié)1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：

運(yùn)行時(shí)間:2、能量觀點(diǎn)：

電場力做功:W=qUU+-qd電場力:加速度:末速度:一、帶電粒子的解:根據(jù)動(dòng)能定理得:

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓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(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。解:根據(jù)動(dòng)能定理得:例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動(dòng)能最大（）哪種粒子速度最大（）

A．質(zhì)子11H．B.氘核12H．C.α粒子24He．D.鈉離子（Na+）

例與練與電量成正比與比荷平方根成正比CA1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動(dòng)能2、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的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場，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

例與練MNUd+v與電壓平方根成正比B2、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3、如圖所示的電場中有A、B兩點(diǎn)，A、B的電勢差UAB＝100V，一個(gè)質(zhì)量為m=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。（不計(jì)粒子重力）例與練A-v0Bq為負(fù)3、如圖所示的電場中有A、B兩點(diǎn)，A、B的電勢差UAB＝104、如圖所示，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至少為多大？兩板間場強(qiáng)E至少為多大？例與練mgmgqE對全過程由動(dòng)能定理：4、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在

帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向射入電場。

帶電粒子做類似平拋運(yùn)動(dòng)。（1）在沿平行板面方向（垂直電場強(qiáng)度方向，x軸）做

勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）在垂直板面方向（沿電場強(qiáng)度方向，y軸）做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。FX軸y軸2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向射入電場。動(dòng)能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動(dòng)力學(xué)基本公式：FX軸y軸ABU,m,動(dòng)能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動(dòng)力學(xué)基本公式：F該粒子射出電場時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同時(shí)性，在x軸：FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同該粒子射出電場時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時(shí)性，在x軸：偏轉(zhuǎn)角度FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時(shí)性，在x軸：偏例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出,又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場,在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離.現(xiàn)使U1加倍,要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化,應(yīng)該（）A.使U2加倍B.使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C.使U2變?yōu)樵瓉淼谋禗.使U2變?yōu)樵瓉淼?／2倍·U1U2POA要使電子的軌跡不變,則應(yīng)使電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后,任一水平位移x所對應(yīng)的側(cè)移距離y不變.①②解：電子先經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運(yùn)動(dòng).聯(lián)立①②兩式可得電子的偏移量③由此選項(xiàng)A正確．例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出例2．電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運(yùn)動(dòng),然后射入電勢差為U2的兩塊平行板間的勻強(qiáng)電場中,在滿足電子射出平行板區(qū)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角Φ變大的是（）·U1U2eA.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B解：電子先經(jīng)加速電場加速①后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運(yùn)動(dòng).電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角②聯(lián)立①②兩式得③故選項(xiàng)B正確．平拋運(yùn)動(dòng)不是分解速度，就是分解位移。例2．電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運(yùn)動(dòng),然后射入例3．一束電子流在經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長L＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？dv0·UL解：電子在加速電場中加速過程中①②電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)過程中聯(lián)立①②兩式可得兩個(gè)極板上所加電壓的最大值瞬時(shí)速度是聯(lián)系兩個(gè)過程的橋梁。例3．一束電子流在經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后，在距兩例4．一根粗細(xì)均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置于豎直向上的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E，桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m、電量為-q的小球，小球在桿上滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力為f，小球在高出水平面h的A處以初速度v0豎直向上彈出，設(shè)豎直桿足夠長，小球與水平面碰撞時(shí)無能量損失，小球與桿、水平面絕緣.求小球向上的最大位移X以及最大的路程s。AEV0h解⑴小球受重力、摩擦力和電場力作用向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理⑵小球最終停在水平面上，在整個(gè)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理小球向上運(yùn)動(dòng)的最大位移所以小球運(yùn)動(dòng)的最大路程例4．一根粗細(xì)均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置于豎直向上的TtuOU-UAB例5．有一對長為L、相距為d的水平放置的金屬板A、B，在兩極板間加如圖所示的交變電壓。t=0時(shí)，一正離子以速度v0從d/2處平行于金屬板進(jìn)入電場，然后從電場中飛出。⑴.為保證正離子在d/2處離開電場，則交變電壓頻率應(yīng)滿足什么條件