《高三物理一轮复习课件人教第7章第3课时带电粒子在匀强电场中的运动示波管》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高三物理一轮复习课件人教第7章第3课时带电粒子在匀强电场中的运动示波管(29页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1,电场,带电粒子在匀强电场中的运动示波管,第七章,2,一、带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在电场中的平衡 带电粒子在电场中静止或匀速直线运动时,通过分析受力,根据来解决问题. 2.带电粒子在电场中的加速运动 若带电粒子在匀强电场中加速运动,则既可运用方法处理,又可以运用处理;若带电粒子在非匀强电场中加速,则往往只能运用方法处理.,平衡条件,动力学,动能定理,动能定理,3,3.带电粒子在匀强电场中的偏转(v0垂直于E时) 运动性质是,其轨迹为. 处理方法:运用,沿初速度方向做,沿电场线方向做.,类平抛运动,抛物线,运动的合成与分解,匀速直线运动,初速度为零的匀加速直线运动,4,二、示波管
2、(1)构造:电子枪,荧光屏. (2)工作原理(如图7-3-1所示),图7-3-1,偏转电极,5,(3)如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿着直线运动,打在荧光屏的,在那里产生一个亮斑. (4)YY上加的是待显示的,XX上是机器内部产生的锯齿形电压,叫做.若所加扫描电压和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变化的.,中心,信号电压,扫描电压,稳定图象,6,带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题 如图 7-3-2所示是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h.两平行板间的距离为d,电势差为
3、U2,板长为l,为提高示波管的灵敏度(每单位偏转电压引起的偏转量)可采用哪些方法?,7,图7-3-2,8,先导出示波管的灵敏度( )与有关物理量(d、l、U1等)的关系式,再作抉择.对于电子的加速过程,有 eU1= 对于电子的偏转过程,有水平方向 l=v0t 竖直方向h=,9,将式代入式,结合,推出 将式代入式得 据上式可知,增大l和减小U1或d均可提高示波管的灵敏度.,10,有关示波管的工作原理,涉及带电粒子在电场中的加速和偏转.带电粒子的加速可用动能定理处理;带电粒子的偏转则可将其运动分解,应用运动学公式和牛顿定律处理.,11,如图7-3-3所示中的竖直平面xOy内存在有竖直向下的匀强电场
4、,带电小球以初速度v0从O点沿水平射入,恰好通过平面中的A点,OA连线与Ox轴夹角为30,已知小球的质量为m,则通过A点时的动能为( ),图7-3-3,A. B. C. D.,12,小球被水平抛出后在水平方向做匀速运动,在竖直方向上做初速为零的匀加速直线运动 设从O到A的过程中在水平方向、竖直方向位移分别为sx、sy,小球飞行时间为t,则如下图(a)所示,13,14,用等效法处理复合场中带电粒子的运动,图7-3-4,如图7-3-4所示,一个竖直放置的半径为R的光滑绝缘环,置于水平方向的匀强电场中,电场强度为E.有一质量为m、电量为q的带正电的空心小球套在环上,并且Eq=mg.,15,(1)当小
5、球由静止开始从环的顶端A下滑圆弧长到位置B时,小球速度为多大?环对小球的压力为多大? (2)小球从环的顶端A滑至底端C的过程中,小球在何处速度最大?速度值为多少?,16,(1)小球从AB的过程中,受到重力、电场力(向右)和环的支持力三个力作用,且重力、电场力均对小球做正功,环的支持不做功.,图甲,17,由动能定理W=Ek得: mgR+EqR= -0,又Eq=mg, 所以解方程得. 又小球在B处的受力情况如图甲所示,向心力F=N-Eq=, 把Eq=mg和代入上式解得N=5mg.,18,(2)由于mg=Eq,所以两个场力的合力方向与E方向成45角且斜向右下,小球从AC滑动过程中,沿合力方向运动越远
6、,合力对小球做的正功越多,小球的速度越大,直到速度与合力垂直时,速度最大,这个位置在如图乙所示的D点.,再运用动能定理得EqRcos45+mgR(1+sin45)=-0, 解得.,图乙,19,如果把电场力和重力合起来,小球相当于只受一个场力(即复合场)的作用,这样完全可以类比只有一个重力场的作用情况,因此可以得出沿复合场力方向运动的带电微粒,其“复合场的势能”变小,速度(或动能)变大;并且复合场对带电小球的做功也是与路径无关的.利用这种方法可以把较复杂的问题简单化.,20,如图7-3-5所示,一绝缘细圆环半径为r,其环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与圆环平面平行.环上穿有一电量为+q,质
7、量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动.,图7-3-5,若小球经A点时的速度vA的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平面方向无力的作用,则速度vA=.当小球运动到与A点对称的B点时,小球对圆环在水平方向作用力FN= .,21,22,用功能观点处理带电体在电场中的运动,如图7-3-6所示,一个质量为m带有电荷-q的小物体,可在水平轨道Ox上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox轴正方向.,图7-3-6,23,小物体以初速度v0从x0沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力F作用,且FqE.设小物体与墙碰撞时不损失机械能,且电量保持不变,求它在停止运动
8、前所通过的总路程s.,24,由题意知,带电体最终的停止位置为紧靠墙壁,带电体的电势能减少qEx0,小物体动能减少了 .由于碰撞不损失机械能,因而小物体克服摩擦力所做的功等于所减少的动能和电势能之和.所以 Fs=qEx0+, s= .,25,对于受变力作用的带电体的运动,必须借助于功能观点来处理.即使都是恒力作用的问题,用功能观点处理也常常显得简捷.具体方法常用两种: (1)用动能定理处理.思维顺序一般为:弄清研究对象,明确研究过程;分析物体在所研究过程中的受力情况,弄清哪些力做功,做正功还是负功;弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能);由W=Ek列出解题方程.,26,(2)用包括电势能、内能在内的能量守恒定律处理.列式的方法常有两种:由初、末状态的能量相等(即E1=E2)列方程;由某些能量的减少等于另一些能量的增加(E增=E减)列方程.,27,如图7-3-7所示,水平放置的A、B两平行板相距h,上板带正电,现有质量为m、带电量为+q的小球在B板下方距离B板为H处,以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差UAB为多少?,图7-3-7,28,29,