带电粒子在电场中的运动

1、六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动带电体带电体带电微粒：小球、尘埃、液滴带电微粒：小球、尘埃、液滴带电粒子：质子、电子、正负离子、带电粒子：质子、电子、正负离子、粒子粒子一、一、带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速qUm+_带电粒子的带电粒子的加速加速 d d情景情景：如图所示，在真空中有一对如图所示，在真空中有一对相距相距d d的平行金属板，两板间加的平行金属板，两板间加以电压以电压U U。正极板处正极板处有一带正电有一带正电荷荷q q质量为质量为m m的的带电粒子带电粒子由静止开由静止开始加速运动，忽略粒子重力，试始加速运动，忽略粒子重力，试求：求

2、：1.1.带电粒子的运动性质；带电粒子的运动性质； 2. 2.带电粒子到达负极板时的带电粒子到达负极板时的速度。速度。运动和力观点运动和力观点 ：mdqUmqEmFamqUmdqUdadv222由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：adv202做功和能观点做功和能观点 ：动能定理动能定理 ：0kEW221mvqU mqUv2电场力做功：电场力做功：qUW 加速度是连接力与运动的中间变量加速度是连接力与运动的中间变量强调强调只涉及了初末状态，而没有考虑中间过程只涉及了初末状态，而没有考虑中间过程强调强调探究探究1:带电粒子的加速带电粒子的加速六合实验高中六合实验高中带电粒子

3、在电场中的运动带电粒子在电场中的运动下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U的电场加的电场加速后，速后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （ ） A、质子、质子 B、电子、电子C、氘核、氘核 D、氦核、氦核 例与练例与练mqUv2qUmvEk221与与电量电量成正比成正比与与比荷平方比荷平方根根成正比成正比六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动如图所示，如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为板，质量为m、电量为、电量为+q的带电粒子，以极小的初速度的带电粒子

4、，以极小的初速度由小孔进入电场，当由小孔进入电场，当M、N间电压为间电压为U时，粒子到达时，粒子到达N板板的速度为的速度为v，如果要使这个带电粒子到达，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为板的速度为2v ，则下述方法能满足要求的是（则下述方法能满足要求的是（ ）A、使、使M、N间电压增加为间电压增加为2U B、使、使M、N间电压增加为间电压增加为4U C、使、使M、N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D、使、使M、N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 例与练例与练MNUd+mqUv2v与与电压平方电压平方根根成正比成正比六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场

5、中的运动二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mdlUqv 真空中水平放置一对平行金属板，板间距为真空中水平放置一对平行金属板，板间距为 ，两极板的长度，两极板的长度为为 ，两板间加以电压，两板间加以电压 ，现以带电量，现以带电量 为的粒子（不计重力）为的粒子（不计重力）以水平速度以水平速度 射入匀强电场，并从另一侧射出射入匀强电场，并从另一侧射出(如图如图),求粒子射出求粒子射出电场时末速度电场时末速度 。 ld- - - - -+ + + + + +Uv0q、m0v

6、结论：结论：得出粒子在水平方向上作匀速直线运动，在竖直方向得出粒子在水平方向上作匀速直线运动，在竖直方向上受到恒定电场力作用作初速为零的匀加速直线运动，因此上受到恒定电场力作用作初速为零的匀加速直线运动，因此带电粒子的偏转可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖带电粒子的偏转可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀加速直线运动的合成，这类似于平抛运动。直方向上的匀加速直线运动的合成，这类似于平抛运动。（1）分析带电粒子的受力情况。）分析带电粒子的受力情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似，）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么这种运动的研究方法是什么?（3）你能类比

7、得到带电粒子在电场中）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗运动的研究方法吗?创设情景：创设情景：六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移深入探究深入探究：如右图所示，设电荷带电如右图所示，设电荷带电荷量为荷量为q，平行板长为，平行板长为L，两板间距为，两板间距为d，电势差为电势差为U，初速为，初速为v0试求：（试求：（1）带）带电粒子在电场中运动的时间电粒子在电场中运动的时间t。（2）粒子运动的加速度。）粒子运动的加速

8、度。（3）粒子受力情况分析。）粒子受力情况分析。（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。转距离。（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。度。（6）粒子在离开电场时的速度大小。）粒子在离开电场时的速度大小。（7）粒子在离开电场时的偏转角度）粒子在离开电场时的偏转角度 ld- - - - - - - - - - + + + + + + + + + + Uv0q、m水平方向水平方向垂直方向垂直方向0vv水平tvl0atv 221aty mdqUmqEmFa时间t2022221mdvqUlaty与粒子比荷与粒子比荷 q/m 成正比成正

9、比与粒子初速度与粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性 U、l、d 有关有关总结点评：总结点评：与粒子比荷与粒子比荷 q/m 成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性 U、l、d 有关有关dmvqUlvvy200tan六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动例与练例与练dmvqUl20tan偏转角正切与偏转角正切与比荷成正比比荷成正比偏转角正切与偏转角正切与初动能成反比初动能成反比偏转角正切与偏转角正切与电压成正比电压成正比六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动例与

10、练例与练tandmvqUl20dmvqUly2022与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU-qm三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体y六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x方向方向偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒

11、子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y的电势比的电势比Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y方方向向向上向上偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y的电势比的电势比Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿

12、Y方方向向向下向下偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y的电势比的电势比Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XX之之间加间加不变电压不变电压，使，使X的电势比的电势比X高，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X方方向向向里向里偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电

13、场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y的电势比的电势比Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XX之之间加间加不变电压不变电压，使，使X的电势比的电势比X高，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X方方向向向外向外偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压

14、，但在之间不加电压，但在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？0tt1电子沿电子沿Y方向方向向上向上偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在电极、如果在电极XX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？t1tt2电子沿电子沿Y方向方向向下向下偏移偏移六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理

15、3、如果在、如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X的电势比的电势比X高高，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt1电子沿电子沿Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X的电势比的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？t1tt2电子沿电子沿

16、Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X的电势比的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？电子沿电子沿Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X方向方向向外向外偏偏六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动三、示波管的原理三、示波管的原理4、如果在、如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光，在荧光屏上会看到什么图形？屏上会看到什么图形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2六合实验高中六合实验高中带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动5、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YY之间加如之间加如图所示的图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XX之间加如图之间加如图所示的所