高中物理新课标选修3-1带电粒子在匀强电场中的运动

新课标选修3-1教学课件一、受力分析3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定电场中的带电体一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。(一)、带电粒子(微粒)在电场中的直线加速问题二、带电粒子在电场中的运动类型(二)、带电粒子(微粒)在电场中的偏转问题++++++++________UUE加速匀速匀速+qmV0V=?(一)、带电粒子在电场中的加速1.加速电场模型2.解题方法及思路分析基本思路：1.在匀强电场中(1)牛顿第二定律与运动规律综合处理(2)动能定理2.在非匀强电场中应用能量观点分析问题.*需注意带电粒子与带电微粒的区别.3.分析结果:mqUV2速度与电势差U、比荷有关，与距离d无关例1：已知：U=2500V，初速为0，求：电子穿出时的速度？30300.91010910GmgN191525001.6102100.2FqENGF带电粒子：质子，电子，粒子等无特殊说明都不计重力，但要考虑其动能。例2:三块相同的金属平行板A、B、D自上而下水平放置,间距分别为h和d,如图所示.A、B两板中心开孔,在A板的开孔上搁有一金属容器P且与A板接触良好,其内盛有导电液体.A板通过闭合的电键与电池的正极相连,B板与电池的负极相连并接地,电池提供A、B两极板电压为U0,容器P内的液体在底部小孔O处形成质量为m,带电量为q的液滴后自由下落,穿过B板的开孔O`落在D板上,其电荷被D板吸咐,液体随即蒸发,接着容器顶部又形成相同的液滴自由下落,如此继续,设整个装置放在真空中.求:(1)第一个液滴到达D板的速度为多少?(2)D板最终可达到的电势为多少?POO`ABDSU0hd分析:(1)电键闭合,AB组成的电容器两板间电压不变(由于C一定,Q也保持不变).在第一滴液滴下落至D过程中,重力、电场力对对带电液滴做功,由动能定理得:由此解得:(2)设想某一液滴恰不能到达D板,根据动能定理有:解得:2021)(mvqUhdmgmqUhdgv02)(20)(0qUqUhdmgqdhmgUU)(0～应用:直线加速器粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同1：非匀强电场中,如何计算？电场力做功，只于始末位置电势差有关2：若带正电粒子以V0负板向正板运动，分析粒子运动情况明确粒子V，a的变化情况思考：3.若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场，离子的运动情况如何？d++++++------lv0d-qθvv0v⊥θyS1.粒子穿越电场的时间t=?2.粒子离开电场的速度V=？3.粒子离开电场时的偏角=？4.沿垂直于板面方向偏移的距离=？5.S=?(二)、带电粒子在电场中的偏转22o1122VqulYamtd侧移量:偏转角度:20tanyxqvulvdmv粒子好象是从入射线中点直接射出来的类平抛运动电子枪荧光屏偏转电极+-XX、y、yXX、y、y亮斑如果在偏转电极XX’、YY’上不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极XX’上不加电压，偏转电极YY’上加电压电子又如何运动？三、示波器的原理课堂小结一、带电粒子的加速1、运动状态：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加（或匀减）速直线运动。2、功能关系：粒子动能的变化量等于电场力所做的功。qU=mvt2/2-mv02/2二、带电粒子的偏转1、运动状态：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向射入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动。2、偏转问题的处理方法：类似于平抛运动的处理。沿初速度方向为匀速直线运动运动时间：t=L/v0沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动加速度：a=F/m=qE/m=qu/mdP38练习第4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，它们是否会分为三股？请说明理由。比较离子在偏转电场的侧移距离y如果y不相同比较离子是否以相同偏角φ射出如果y相同如果φ不相同会分为三股如果φ相同不会分为三股会分为三股例3：一个初速度为零的电子，在场强为4.0×103V/m的匀强电场中被加速，求经过2.0×10-8s后，电子的速度和动能。(电子质量为0.91×10-30kg)解：①电子在匀强电场中的加速度:a=F/m=eE/m速度:v=at=eEt/m=1.4×107m/s②动能Ek==8.9×10-17J