高三物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

一、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)

(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析:帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上,做勻加(減)速直線運(yùn)動(dòng).

(2)用功能觀點(diǎn)分析:電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量.

即:

說明:①此式既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).

②對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng),也可直接應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)公式.1.電場(chǎng)力:2.加速度:3.末速度:U+-qd4.運(yùn)行時(shí)間:+-Uqd1.電場(chǎng)力:2.加速度:3.末速度:U+-qd4.運(yùn)行時(shí)間:+-Uqd如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng),上述結(jié)論還成立嗎?

4.如圖6－3－3所示，在A板附近有

一電子由靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)

于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋

正確的是

(

)A．兩板間距越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間就

越長(zhǎng)，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(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D．以上解釋都不正確試身手夯基礎(chǔ)

4.如圖6－3－3所示，在A板附近有

一電子由靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)

于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋

正確的是

(

)A．兩板間距越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間就

越長(zhǎng)，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(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D．以上解釋都不正確C試身手夯基礎(chǔ)

③兩類研究對(duì)象: 1)基本粒子,如電子、質(zhì)子、離子、

粒子等,除有特殊說明或有明確暗示外,其重力一般可忽略,但不能忽略質(zhì)量. 2)宏觀帶電物體,如小球、液滴、油滴、塵埃、質(zhì)點(diǎn)等除有特殊說明或有明確暗示外,其重力一般不能忽略.補(bǔ)充1.如圖,水平放

置的A、B兩平行板

相距h,上板A帶正電.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球在B板下方距離為H處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng),欲使小球剛好打到A板,A、B間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多大?hv0HAB補(bǔ)充1.如圖,水平放

置的A、B兩平行板

相距h,上板A帶正電.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球在B板下方距離為H處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng),欲使小球剛好打到A板,A、B間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多大?hv0HAB【延伸思考】hv0HAB 將題中圖轉(zhuǎn)180

,變?yōu)閳D所示,結(jié)果為多少?【延伸思考】hv0HAB 將題中圖轉(zhuǎn)180

,變?yōu)閳D所示,結(jié)果為多少?dv0hAB如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N.今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回若保持兩極板間的電壓不變，則( )A.把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回B.把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C.把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D.把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落φOBy-q,m+vv0dUYY'-二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析:不計(jì)重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),受到恒定的與初速度方向成90

角電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng). (2)粒子偏轉(zhuǎn)問題分析:可用類平拋運(yùn)動(dòng)的方法來分析處理.則:

側(cè)移量

偏轉(zhuǎn)角設(shè)粒子帶電荷量為q,質(zhì)量為m,兩平行金屬板間的電壓為U,板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d.(U偏、U加分別表示加速電場(chǎng)電壓和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓.)5．如圖6－3－4所示，質(zhì)子(H)和α粒子(He)以相同的初動(dòng)能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(粒子不計(jì)重力)，則這兩個(gè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)位移y之比為(

)A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．1∶411425．如圖6－3－4所示，質(zhì)子(H)和α粒子(He)以相同的初動(dòng)能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(粒子不計(jì)重力)，則這兩個(gè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)位移y之比為(

)A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．1∶41142B6．現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的

一種電子儀器叫示波器，

它的核心部件是示波管，

其工作原理如圖6－3－5

所示，電荷量大小為e的

電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板間距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，整個(gè)裝置處在真空中，電子重力可忽略，電子能射出平行板區(qū)．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，若單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏移距離叫示波管的靈敏度，請(qǐng)通過計(jì)算說明提高示波管的靈敏度的辦法．答案：增大L，減小U1，減小d

1.出射速度的反向延長(zhǎng)線與入射速度線的交點(diǎn)O正好是AB的中點(diǎn).φOBy-q,m+vv0dUYY'-A推論:

2.不同粒子靜止開始經(jīng)同一電場(chǎng)加速,再經(jīng)同一電場(chǎng)偏轉(zhuǎn),路徑相同.-q,m+-U1-+U2考點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題分析[例2]

(2011·青島模擬)如圖

6－3－9所示，真空中水平放

置的兩個(gè)相同極板Y和Y′長(zhǎng)

為L(zhǎng)，相距d，足夠大的豎直

屏與兩板右側(cè)相距b.在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U，一束質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子(不計(jì)重力)從兩板左側(cè)中點(diǎn)A以初速度v0沿水平方向射入電場(chǎng)且能穿出．考點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題分析[典例啟迪](1)證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩板間的中心O點(diǎn)；(2)求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U的范圍；(3)求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度．[解析]

(1)設(shè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為a，離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y，沿電場(chǎng)方向的速度為vy，偏轉(zhuǎn)角為θ，其反向延長(zhǎng)線通過O點(diǎn)，O點(diǎn)與板右端的水平距離為x，則有粒子打在屏上的位置離屏中心的距離y′可有以下三種方法計(jì)算：[歸納領(lǐng)悟]4．如圖6－3－10所示，一價(jià)氫離子(H)和二價(jià)氦離子(

He)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．同時(shí)到達(dá)屏上同一點(diǎn)B．先后到達(dá)屏上同一點(diǎn)C．同時(shí)到達(dá)屏上不同點(diǎn)D．先后到達(dá)屏上不同點(diǎn)1124[題組突破]4．如圖6－3－10所示，一價(jià)氫離子(H)和二價(jià)氦離子(

He)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．同時(shí)到達(dá)屏上同一點(diǎn)B．先后到達(dá)屏上同一點(diǎn)：C．同時(shí)到達(dá)屏上不同點(diǎn)D．先后到達(dá)屏上不同點(diǎn)1124B[題組突破]5．(2011·黃岡模擬)如圖6－3－11

所示，帶正電的粒子以一定的初

速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放

置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板

的邊緣飛出，已知板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時(shí)間為t(不計(jì)粒子的重力)，則

(

)答案：BDφOByq、m+-v0dUYY'YY’y'XX'lL三、示波管的原理φOByq、m+-v0dUYY'YY’y'XX'lL三、示波管的原理6．如圖6－3－12所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為