高中物理 第9节 带电粒子在电场中的运动课件 新人教选修31

1、2021/8/11 星期三1带电粒子在电场中的运动2021/8/11 星期三2带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？对于象质子、电子、离子等带电微粒在电场中运 动时，我们怎样处理它们的受力？带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。研究运动前的”热身”2021/8/11 星期三3带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，改变粒子的动能。 带电粒子在均强电场中运动时，运动有什么特点?带电粒子在均强电场中运动时，所受电场力是恒力,产生恒定的加速度，所以带电粒子在均

2、强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似.带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有 什么效果？2021/8/11 星期三4研究带电粒子运动的主要工具： 电场力 加速度 电场力的功 动能定理 F=qEa=F/mW=qU2021/8/11 星期三5粒子的运动象重力场中的什么运动？E+q不计粒子重力F=qEV0 =0自由落体，你答对了2021/8/11 星期三6粒子的运动象重力场中的什么运动？V0 F=qE不计粒子重力-q上抛运动，你答对了E2021/8/11 星期三7粒子的运动象重力场中的什么运动？EF=qE+qV0不计粒子重力平抛运动，你答对了2021/8/11 星期三8下 面

3、 我 们 来 研 究电 场 对 带 电 粒 子 的加 速 问 题2021/8/11 星期三9方法1：从动力学和运动学角度分析粒子被加速动力学：F=qEa=F/m运动学：U+-m qd2021/8/11 星期三10方法：从做功和能量的角度分析粒子被加速)粒子只受到电场力做功0还有问题：如果不是匀强电场，上面公式是否适用？U+-dq 0由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，上面公式仍适用！显然，用功能关系解题简便！2021/8/11 星期三11 电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电势能变化（减少）为e U.电势能的变化全部转化为电子的动能。解：所以2021/8/

4、11 星期三12 结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。2021/8/11 星期三13下面我们来研究电场对带电粒子的偏转问题2021/8/11 星期三14、不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场处理方法：）粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动）粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动类似平抛运动的分析方法 l+-qvv0vyydvxv0X=v0tt=vy=aty=v0F= =tan ss离开电场时偏移量:离开电场时偏转角:在电场中飞行时间:2021/8/11 星期三15t=vy=aty=tan

5、 解：代入数据得y =0.36代入数据得=6.802021/8/11 星期三16结论：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题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动下面看看加速和偏转一体的问题2021/8/11 星期三17巩固练习： 离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止经加速电压U 1 加速后，获得速度 ，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d， 1）离子在偏转电场中运动 的时间、加速度、速度 的大小； 2）离子在离开偏转电场时 的横

6、向偏移量和偏转角 的正切值。 l+-u1dv0求：2021/8/11 星期三18解： l+-qv0Fu1vyv0由动能定理得到即=v01）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度的大小t=加速度a=速度的大小vy=at v时间2021/8/11 星期三192）离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。 l+-qyv0F u1vyv0横向偏移量解：at = 速度偏转角的正切值：tan = v0=vy偏转量和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场2021/8/11 星期三20思考题：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏 转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。你答对了吗？2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三223 示波管的原理示波器2021/8/11 星期三23课堂小结：一、利用电场使带电粒子