《高二物理3-1第一章静电场 第九节 带电粒子在匀强电场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理3-1第一章静电场 第九节 带电粒子在匀强电场中的运动（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九节 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动新课标高中物理选修31第一章 静电场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粒子一般可分为两类：1、带电粒子：如电子，质子，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。带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动加速、减速匀变速曲线运动偏转1.平衡 （F合=0）2.匀变速运动 （F合0）静止匀速直线运动如图所示，在真空中有一对平行金属板， 两板间加
2、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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速1、受力分析:水平向右的电场力FEq=qU/d 2、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。F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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速F解法一 运用运动学知识求解如图所示，在真空中有一对
3、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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速F解法二 运用能量知识求解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！思考:若粒子的初速度为零,则:若粒子的初速度不为零,则:例题1：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
4、度为零。 解:电子电荷量为e,根据动能定理可得所以巩固1.如图所示,从灯丝逸出的电子, 其速度可以认为是零,那么电子通过A板小 孔时的动能为 eV,通过B板小孔时的动 能为 eV,打到C板时的动能为_eV 。OABC45V30V454515 加速 匀速 减速巩固2.两块平行的金属板 A、B之间的电压是80V，一 个电子以100eV的动能从小孔 C垂直A板进入电场，该电子 能打在B板上吗？如果能打在 B板上，它到达B板时的动能 有多大？如果要使电子打在B 板上时的速度为零,电源电压 应为多少V？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，
5、一般都是利用动能定理进行处 理。例1.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)二、带电粒子的偏转1、受力分析：2、运动规律分析:粒子受到竖直向下的 电场力FEq=qU/d粒子作类平抛运动。UL+- - - - - -YdY v0qUL+- - - - - -YdY v0qx方向：匀速直线运动Y方向：初速度为零的 匀加速直线运动 v0y离开电场时的偏转角：离开电场时偏转量：推论:粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与 初速度方向交一
6、点,此点平分沿初速度方向的位移。vvy 解:电子进入偏转电场后,在竖直方 向做初速度为零的匀加速直线运动.加速度所以偏移距离所以偏移角度粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动结论：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例3.三个粒子在同一地点沿同一方向垂 直飞入同一偏转电场,出现了如图所示的轨 迹,由此可以判断( ) A.在b飞离电场的同时,a刚好打在其极板上 B.b和c同时飞离电场 C.进入电场时,c的速度最大,a的速度最小 D.动能的增加值c最小,a和b一样大ACDACDabc例4.如图所示,相距为d长度为l的平行
7、板AB 加上电压后,可在A、B之间的空间中产生电 场,在A、B左端距AB等距离处的O点,有一 电量为+q质量为m的粒子以初速度V0沿水 平方向(与A、B板平行)射入.不计重力,要使 此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为( )A. B. C. D. A AVo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOC例5. 如图所示,两极板与电源相连接,电子从 负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且 恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速 度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射 入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离 就变为原来的( )A.2倍 B.4倍 C. 倍 D. 倍C
8、CUVo例6.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-q m三、 加速和偏转一体Lv0v加速偏转三、 加速和偏转一体+-+_U1U2v-q mLv0加速偏转电荷经 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例7.如图所示,初速度为零的电子在电势差 为U1的电场中加速后,垂直进入电势差为U2 的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的 条件下,下列四种情况中,一定能使电子的偏 转
9、角度变大的是( )A. U1变大, U2变大B. U1变小, U2变大C. U1变大, U2变小D. U1变小, U2变小B BU2U1巩固1.一束电子流在经U=5000V的加速电压加速 后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强 电场,如图所示,若两板间距d=1.0 cm,板长 l=5.0cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个 极板上最多能加多大电压.Udl偏转电压越高,偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出. 即这时偏转量最大等于d/2,所加 电压为最大值.巩固2.如图所示,初速度为零的粒子和电子在电 势差为U1的电场中加速后,垂直进入电势差为U2 的偏转电场,在满足电子能射出偏转电
10、场的条件 下,正确的说法是( )A. 粒子的偏转量大于电子的偏转量B. 粒子的偏转量小于电子的偏转量C. 粒子的偏转角大于电子的偏转角D. 粒子的偏转角等于电子的偏转角D DU2U1带电粒子的偏移量由系统决定, 而与粒子的质量、电荷量无关巩固3.设偏转极板长为l=1.6cm, 两板间的距离 为d=0.50cm,偏转板的右端距屏L=3.2cm,若带粒 子的质量为1.6X10-10kg,以20m/s的初速度垂直 电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是 8.0X103V,若带电粒子打到屏上的点距原射入方 向的距离是2.0cm,求这带电粒子所带电荷量(不 计空气阻力和重力).V02.0cmylL偏转
11、匀速直线运动V1l/2YYXX-+-+-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四、示波管的原理示波器.swf 1、示波器组成：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YYXXYYXX电子枪偏转电极-+ 荧光屏YYXXYYXX2.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YYXXYYXX3.如果在YY 之间不加电压,而
12、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YYXXYYXX4.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YYXXYYXX5.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YYXXYYXX6.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YYXXYYXXUXt
