1.9-带电粒子在电场中的运动(共24张PPT)

1.9带电粒子在电场中的运动温故知新动能定理：牛顿第二定律：2122122121EmvmvEEWkkK合maF合带电粒子在电场中受力平衡（合力为零）静止或匀速直线运动状态带电粒子在电场中受合力不为零合力与初速度方向共线合力与初速度方向不共线带电粒子直线加速或减速运动带电粒子在电场中的偏转一、电场中带电粒子的分类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1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，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。如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）1、受力分析:水平向右的电场力F＝Eq=qU/d2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。二、带电粒子在电场中的加速ABUdE+Fv如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）二、带电粒子在电场中的加速ABUdE+Fv解法一运用运动学知识求解adv22mqUv2mdqUmFa如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）二、带电粒子在电场中的加速ABUdE+Fv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法求解？为什么？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！若粒子的初速度为零,则:qUmv221若粒子的初速度不为零,则:qUmvmv2202121思考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U=2500V，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。解:电子电荷量为e,根据动能定理可得：eUmv221emeUv2得：sm/1091.02500106.123019sm/1037例1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。结论三、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+Uv0q、m+++++++−−−−−−−F+如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。(不计粒子的重力)1、受力分析：2、运动规律分析:粒子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d粒子作类平抛运动。三、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+Uv0q、m+++++++−−−−−−−F+vv0vyyθx方向：匀速直线运动mdqUmFa0vvxtvl00vlmdqUatvyY方向：初速度为零的匀加速直线运动离开电场时的偏转角：dmvqUlaty20222121200tanmdvqUlvvy离开电场时偏转量：推论:粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线交于水平位移中点。粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动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结论mqUv2带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的偏转(类平抛)221mvqUmdqUmFa0vvxtvl00vlmdqUatvydmvqUlaty20222121偏转量200tanmdvqUlvvy偏转角平行于极板方向：垂直于极板方向：小结如图所示，在真空中竖直放置一对金属板x和x’,加电压U1;水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d。加电压U2，一电荷量为-q质量为m的带电粒子从x极板由静止出发。试分析带电粒子的运动情况。(不计粒子的重力)++++++------+_U1U2-qm四、加速和偏转一体Lv0v加速偏转mqUv102122202242dULUvLmdqUydULUmdvLqU122022tan电荷经加速电场加速后进入偏转电场通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度++++++------U2-qmv0v加速偏转四、加速和偏转一体LYY’XX’+-+-若金属平行板水平放置,电子将在竖直方向发生偏转若金属平行板竖直放置,电子将在水平方向发生偏转偏转电极的不同放置方式--五、示波器1、作用：观察电信号随时间变化的情况2、组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成。电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在电极XX’之间不加电压,但在YY’之间加不变的电压,使Y的电势比Y’高(有时说这种情况是”Y正、Y’负”),电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置?电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在YY’之间不加电压,而在XX’之间加不变的电压,(X正、X’负),电子将打在荧光屏的什么位置?电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’2.如果在XX’之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？Uyt电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之间的电压仍然如图所示，而在XX’之间加不变的电压(X正、X’负”),在荧光屏会看到什么图形？Uyt电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之间的电压仍然如图所示，而在XX’之间加不变的电压(X负、X’正),在荧光屏会看到什么图形？Uyt电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之间的电压仍然如图所示，而在XX’之间所加的电压按图所示,在荧光屏会看到什么图形？UytUXtt2t2如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’UXt