高中高三物理带电粒子在电场中的运动复习课件公开课一等奖课件省赛课获奖课件

5带电粒子在电场中运动第六章电场1第1页带电粒子在电场中运动问题就是电场中力学问题，研究办法与力学中相同.常见带电粒子在电场中运动有：平衡(静止或匀速直线运动)；变速运动(常见为匀变速直线或曲线运动，如带电粒子在匀强电场中加速和偏转)2第2页1．带电粒子在电场中平衡结合受力分析根据共点力平衡条件和动能定理可求解.2．带电粒子在电场中加速（初速度与电场平行）一般情况下带电粒子所受电场力远大于重力，因此能够以为只有电场力做功.由动能定理W=qU=ΔEk，此式与电场是否匀强无关，与带电粒子运动性质、轨迹形状也无关.3第3页（1）从做功和能量角度来看：（可用于直线或曲线运动，匀强电场和非匀强电场）qU=ΔEk4第4页（2）从动力学和运动学角度来看：（一般用于直线运动和匀强电场）5第5页3．带电粒子在匀强电场中偏转带电粒子以垂直场强方向进入匀强电场，带电粒子运动类似于平抛运动，可分解为两个垂直方向直线运动.6第6页（1）在水平方向（垂直于电场线方向）：做匀速运动（2）在竖直方向(平行于电场线方向)：做匀加速运动7第7页4.带电物体在电场力和重力共同作用下运动当带电体重力和电场力大小能够相比时，不能再将重力忽视不计.这时研究对象经常被称为“带电微粒”、“带电尘埃”、“带电小球”等等.这时问题事实上变成一种力学问题，只是在考虑能量守恒时候需要考虑到电势能变化.8第8页5．示波管(1)示波管构造：如图所示，由电子枪，加速电极，偏转电极，荧光屏等部分组成，管内抽成真空.9第9页(2)示波管原理：当偏转电极XX′与YY′都不加电压时，电子枪发射出电子打在荧光屏上

.若在偏转电极YY′(或XX′)上加电压，电子在

(或

)方向上发生偏转，从而使亮斑位置变化，假如电压变化很大，亮斑位置移动也很大.正中央竖直水平10第10页若只在X轴上偏转电极上加锯齿状扫描电压，由于视觉暂留，亮斑看起来就像一条水平亮线.若同步在Y轴上偏转电极上加按正弦规律变化电压，在X轴偏转电极上加扫描电压，且当后者周期是前者

时，荧光屏上就显示出稳定正弦曲线.整数倍11第11页1．带电体在电场中受力分析应注意什么（1）重力分析：A．微观粒子：如电子、氕、氘、氚核、α粒子、离子等，若无说明或明确暗示，一般不计重力；B．带电颗粒：如尘埃、液滴、油滴、小球等，若无说明或明确暗示，一般要考虑重力；C．平衡问题一般要考虑重力.12第12页(2)电场力分析：一切带电粒子在电场中都要受到电场力（与粒子运动状态无关）；电荷量不变带电体，匀强电场中电场力为恒力，非匀强电场中电场力为变力；带电导体互相接触，也许引发电荷量重新分派，从而引发电场力变化.13第13页2.如何分析带电物体在复合场中运动？解题基本思绪：一是按照研究力学问题基本办法，从力和运动或能量转换两条途径展开讨论；二是把该物体看做处于多种场同步存在“等效”场中.14第14页(1)用力观点处理带电粒子运动由于带电粒子在匀强电场中所受到电场力和重力都是恒力，因此其处理办法有两种：①正交分解法化曲为直将复杂曲线运动分解为两个互相正交比较简单直线运动，而这两个直线运动规律是我们能够处理，然后按照运动合成观点求出运动有关物理量.15第15页②等效“重力场”法将重力与电场力进行合成，求其协力F合等效为“重力”，等效为“重力加速度”，F合方向等效为“重力”方向，即在重力场中竖直向下方向，然后应用重力场中我们熟悉结论、办法分析问题.16第16页(2)用功能观点分析若选用动能定理，则要分清有哪些力做功、是恒力还是变力、做正功还是做负功，以及初态和末态位置、速度和动能；若选用能量守恒定律，则要分清有多少种形式能在转化、哪种能量是增加、哪种能量是减少.17第17页3．处理带电体在电场中运动问题步骤和途径是什么？（1）选用研究对象；（2）分析研究对象受力情况（尤其要注意是否应当考虑重力，电场力是否是恒力等）；（3）分析运动状态和运动过程（初始状态及条件，直线运动还是曲线运动）；（4）建立正确物理模型，恰当选用规律或其他伎俩（如图线等）找出物理量间关系，建立方程组解题；（5）讨论所得成果．18第18页途径：①动力学观点：电场性质、牛顿运动定律、运动学公式、运动合成和分解相结合解题；②功能观点：电场性质、动能定理相结合解题；③动量观点：电场性质、动量定理、动量守恒定律相结合解题．19第19页1.带电粒子在电场中直线运动

飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子比荷q/m.如图甲，带正电离子经电压为U电场加速后进入长度为L真空管AB，可测得离子飞越AB所用时间t1.改善以上办法，20第20页如图乙，让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)匀强电场区域BC，在电场作用下离子返回B端，此时，测得离子从A出发后飞行总时间t2.(不计离子重力)21第21页(1)忽视离子源中离子初速度，①用t1计算比荷；②用t2计算比荷.(2)离子源中相同比荷离子初速度不一样，设两个比荷都为q/m离子在A端速度分别为v和v′(v≠v′)，在改善后办法中，它们飞行总时间一般不一样，存在时间差Δt.可通过调整电场E使Δt=0.求此时E大小.22第22页如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔.右极板电势随时间变化规律如图所示.电子本来静止在左极板小孔处（不计重力作用）.下列说法中正确是（）AC23第23页A.从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B.从t=0时刻释放电子，电子也许在两板间振动C.从t=T/4时刻释放电子，电子也许在两板间振动，也也许打到右极板上D.从t=3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上24第24页2.带电粒子在电场中曲线运动如图所示，两带电平行板水平放置，两板间形成匀强电场.两板相距为d，两板电势差为U，一带电粒子质量为m(重力不计)、所带电量为q，从两板左端中点P以速度v0水平射入匀强电场中，试求：25第25页(1)若此带电粒子落在A板M点上，此带电粒子在水平方向上位移为多少.(2)将A板向上移动d/2，此带电粒子仍从P点以速度v0水平射入匀强电场中.这时若使粒子仍落在A板M点上，则两板间电压应增大还是减小？电压变为本来多少倍？26第26页

一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向.两个比荷（即粒子电荷量与质量之比）不一样带正电粒子a和b，从电容器边缘P点（如图）以相同水平速度射入两平行板之间.测得a和b与电容极板撞击点到入射点之间水平距离之比为1∶2.若不计重力，则a和b比荷之比是（）

A.1∶2B.1∶8C.2∶1D.4∶1D27第27页3.带电粒子在复合场中运动如图所示，一条长为L绝缘细线上端固定，下端拴一质量为m带电小球，将它置于水平方向匀强电场中，场强为E，已知当细线与竖直方向夹角为α时，小球处于平衡位置A点，问在平衡位置以多大速度vA释放小球，刚能使之在电场中做竖直平面内完整圆周运动？28第28页在光滑绝缘水平面上有一长为l绝缘细线，细