带电微粒电场中运动ppt课件(0002)

1、第八节带点粒子在电场中的运动.某些带电体能否思索重力，某些带电体能否思索重力， 要根据标题暗示或运动形状来断要根据标题暗示或运动形状来断定定电场中的带电粒子普通可分为两类：电场中的带电粒子普通可分为两类：1、带电的根本粒子：如电子，质子，、带电的根本粒子：如电子，质子，粒子，正粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有阐明或明确的暗示以外，普通都不得多，除非有阐明或明确的暗示以外，普通都不思索重力。但并不能忽略质量。思索重力。但并不能忽略质量。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有阐明

2、或明确的暗示以外，普通都思索重力。非有阐明或明确的暗示以外，普通都思索重力。.带电粒子在匀强电场中运动形状：带电粒子在匀强电场中运动形状：匀变速直线运动匀变速直线运动加速、减加速、减速速匀变速曲线运动匀变速曲线运动偏转偏转1.平衡平衡F合合=02.匀变速运动匀变速运动F合合0静止静止匀速直线运动匀速直线运动.如下图，在真空中有一对平行金属板，两如下图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的带电的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开场从正粒子。它在电场力的作用下，由静止开场从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？极板向负

3、极板运动，到达负板时的速度有多大？( (不思索粒子的重力不思索粒子的重力qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速1 1、受力分析、受力分析: : 程度向右的电场力程度向右的电场力 F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、运动分析、运动分析: :初速度为零，加速度为初速度为零，加速度为a=qU/mda=qU/md的向右匀加速直的向右匀加速直线运动。线运动。F F.如下图，在真空中有一对平行金属板，两如下图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的带电的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止

4、开场从正粒子。它在电场力的作用下，由静止开场从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？( (不思索粒子的重力不思索粒子的重力qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速F F解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解adv22mqUv2mdqUmFa.如下图，在真空中有一对平行金属板，两如下图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的带电的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开场从正粒子。它在电场力的作用下，由静止开场从正极板向负极板运动，

5、到达负板时的速度有多大？极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？( (不思索粒子的重力不思索粒子的重力qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速F F解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解221mvqUW总mqUv2. 如两极板间不是匀强电场该用何种方如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？法求解？为什么？ 由于电场力做功与场强能否匀强无由于电场力做功与场强能否匀强无关，与运动途径也无关，第二种方法仍关，与运动途径也无关，第二种方法仍适用！适用！思索思索: :假设粒子的初速度为零假设粒子的初速度为零, ,那么那么: :qUmv221假设粒

6、子的初速度不为零假设粒子的初速度不为零, ,那那么么: :qUmvmv2202121. 例题例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。速度为零。解解:电子电荷量为电子电荷量为e,根据动能定理可得根据动能定理可得qUmv221emeUv2sm /1091.02500106.123019sm /1037.所

7、以所以如下图,从灯丝逸出的电子,其速度可以以为是零,那么电子经过A板小孔时的动能为 eV,经过B板小孔时的动能为 eV,打到C板时的动能为 eVOABC45V30V454515加速 匀速 减速. 结论：结论： 由于电场力做功与场强能由于电场力做功与场强能否匀强无关，与运动途径也无关，否匀强无关，与运动途径也无关，所以在处置电场对带电粒子的加速所以在处置电场对带电粒子的加速问题时，普通都是利用动能定理进问题时，普通都是利用动能定理进展处置。展处置。.如下图，在真空中程度放置一对金属板如下图，在真空中程度放置一对金属板Y Y和和YY，板间间隔为板间间隔为d d。在两板间加以电压。在两板间加以电压U

8、 U，一电荷量，一电荷量为为q q质量为质量为mm的带电粒子从极板中央以程度速度的带电粒子从极板中央以程度速度v0v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。况。( (不计粒子的重力不计粒子的重力) )二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转1 1、受力分析：、受力分析：2 2、运动规律分析、运动规律分析: :粒子遭到竖直向下的粒子遭到竖直向下的电场力电场力F FEq=qU/dEq=qU/d粒子作类平抛运动。粒子作类平抛运动。UL L+- - - - - -Y dY Y v0v0 q q.UL L+- - - - - -Y dY Y v0v0 q qx

9、x方向：匀速直线运动方向：匀速直线运动mdqUmFa0vvxtvL00vLmdqUatvyY Y方向：初速度为零的方向：初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动v0v0y分开电场时的偏转角：分开电场时的偏转角：dmvqULaty20222121200mdvqULvvtiny分开电场时偏转量：分开电场时偏转量：推论推论: :粒子从偏转电场中射出时粒子从偏转电场中射出时, ,其速度反向延伸线与其速度反向延伸线与初速度方向交一点初速度方向交一点, ,此点平分沿初速度方向的位移此点平分沿初速度方向的位移v vvy .解解: :电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后, ,在竖直方在竖直方向做初速度为零的匀

10、加速直线运动向做初速度为零的匀加速直线运动. .加速度加速度mdeUmFa所以偏移间隔所以偏移间隔所以偏移角度所以偏移角度dmveUlaty20222121200tanmdveUlvvy.粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动初速为零的匀加速运动结论：结论： 带电粒子初速度垂直于电场方向带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题题粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动. 让质子、让质子、 、 的混合物沿着与电的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它场垂

11、直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的偏转角一样，那么这些粒子必需具有们的偏转角一样，那么这些粒子必需具有一样的一样的( )( )A.A.初速度初速度 B. B.初动能初动能C.C.初动量初动量 D. D.质量质量H21H31200tanmdvqULvvy201mvdqUL. 三个三个粒子在同一地点沿同一方向粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入同一偏转电场垂直飞入同一偏转电场, ,出现了如下图的轨出现了如下图的轨迹迹, ,由此可以判别由此可以判别( )( )A.A.在在b b飞离电场的同时飞离电场的同时,a,a刚好打在其极板上刚好打在其极板上B.bB.b和和c c同时飞离电场同时飞离电场C.C.进入

12、电场时进入电场时,c,c的速度最大的速度最大,a,a的速度最小的速度最小D.D.动能的添加值动能的添加值c c最小最小,a,a和和b b一样大一样大abc221aty dmvqUlaty20222121tvL0kEW. 如下图如下图, ,相距为相距为d d长度为长度为l l的平行板的平行板ABAB加上电压后加上电压后, ,可在可在A A、B B之间的空间中产生之间的空间中产生电场电场, ,在在A A、B B左端距左端距ABAB等间隔处的等间隔处的O O点点, ,有一有一电量为电量为+q+q质量为质量为m m的粒子以初速度的粒子以初速度V0V0沿程度沿程度方向方向( (与与A A、B B板平行板

13、平行) )射入射入. .不计重力不计重力, ,要使要使此粒子能从此粒子能从C C处射出处射出, ,那么那么A A、B B间的电压应间的电压应为为( )( ) A. B. A. B. C. D. C. D. 2202qlmvd2202qdmvlqdlmv0qlqmv0Vo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOCdmvqUlaty202221212d. 如下图如下图, ,两极板与电源相衔接两极板与电源相衔接, ,电子电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场, ,且恰好从正极板边缘飞出且恰好从正极板边缘飞出, ,如今使电子射入如今使电

14、子射入速度变为原来的两倍速度变为原来的两倍, ,而电子仍从原来位置而电子仍从原来位置射入射入, ,且仍从正极板边缘飞出且仍从正极板边缘飞出, ,那么两极板间那么两极板间间隔就变为原来的间隔就变为原来的( )( ) A.2 A.2倍倍 B.4 B.4倍倍 C. C. 倍倍 D. D. 倍倍2141UVodmvqULaty20222121dmvqULdy2022101vd .如下图，在真空中竖直放置一对金属板如下图，在真空中竖直放置一对金属板x x和和x,x,加电压加电压U1;U1;程度放置一对金属板程度放置一对金属板Y Y和和YY，板间间，板间间隔为隔为d d。加电压。加电压U2U2，一电荷量为

15、，一电荷量为-q-q质量为质量为mm的带的带电粒子从电粒子从x x极板由静止出发。试分析带电粒子的极板由静止出发。试分析带电粒子的运动情况。运动情况。( (不计粒子的重力不计粒子的重力) )+-+_U1U2-qm三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体L Lv v0 0v v加速偏转.mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体+-+_U1U2v v-qmL Lv v0 0加速偏转电荷经加速电场加速后进入偏转电场经过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度. 如下图如下图, ,初速度为零的电子在电势初速度为零的电

16、子在电势差为差为U1U1的电场中加速后的电场中加速后, ,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2U2的偏转电场的偏转电场, ,在满足电子能射出偏转电场在满足电子能射出偏转电场的条件下的条件下, ,以下四种情况中以下四种情况中, ,一定能使电子一定能使电子的偏转角度变大的是的偏转角度变大的是( )( ) A. U1 A. U1变大变大, U2, U2变大变大 B. U1 B. U1变小变小, U2, U2变大变大 C. U1 C. U1变大变大, U2, U2变小变小 D. U1 D. U1变小变小, U2, U2变小变小U2U1122022tandULUmdvLqU. 一束电子流在经一束电子流在

17、经U=5000VU=5000V的加速电的加速电压加速后压加速后, ,在距两极板等距处垂直进入平行在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场板间的匀强电场, ,如下图如下图, ,假设两板间距假设两板间距d=1.0 cm,d=1.0 cm,板长板长l=5.0cm,l=5.0cm,那么那么, ,要使电子能要使电子能从平行板间飞出从平行板间飞出, ,两个极板上最多能加多大两个极板上最多能加多大电压电压. .Udl偏转电压越高,偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出.即这时偏转量最大等于d/2,所加电压为最大值.122202242dULUvLmdqUy. 如下图如下图, ,初速度为零的初速度为零的粒子

18、和电子在电粒子和电子在电势差为势差为U1U1的电场中加速后的电场中加速后, ,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2U2的偏转电场的偏转电场, ,在满足电子能射出偏转电场的条件在满足电子能射出偏转电场的条件下下, ,正确的说法是正确的说法是( )( ) A. A. 粒子的偏转量大于电子的偏转量粒子的偏转量大于电子的偏转量 B. B. 粒子的偏转量小于电子的偏转量粒子的偏转量小于电子的偏转量 C. C. 粒子的偏转角大于电子的偏转角粒子的偏转角大于电子的偏转角 D. D. 粒子的偏转角等于电子的偏转角粒子的偏转角等于电子的偏转角U2U1122022tandULUmdvLqU122202242dULUvLmdqUy带电粒子的偏移量由系统决议带电粒子的偏移量由系统决议, ,而与粒子的质量、电荷量无关而与粒子的质量、电荷量无关.设偏转极板长为设偏转极板长为l=1.6cm, l=1.6cm, 两板间的间隔为两板间的间隔为d=0.50cm,d=0.50cm,偏转板的右端距屏偏转板的右端距屏L=3.2cm,L=3.2cm,假设带粒假设带粒子的质量为子的质量为1.6X10-10