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1、1.9 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,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,一、带电粒子分类：,1、带电的微观粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等微观粒子。,2、带电宏观微粒：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。,二、带电粒子在匀强电场中的特点：,运动情况：,受到恒定的电场力,受力情况：,做匀变速运动,三、 带电粒子在电场中的加速,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。,解法一 运用运动学知识求解,解法二 运用能量知识
2、求解,粒子加速后的速度只与加速电压有关,思考题,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！,所以,例1,例2：如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：( ),A.两板间距越大，加速的时间越长 B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大 C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关 D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关,AC,d,U,v0,q、m,四、 带电粒子在电场中的偏转,d,U,v0,q、m,F,v,v0,vy,y,偏转
3、角,侧移,四. 带电粒子在电场中的偏转,试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角,1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力FEq=qU/d。,2.运动规律分析:粒子作类平抛运动。,x方向：匀速直线运动 Y方向：加速度为 的匀加速直线运动。,3.x方向,4.y方向,5、离开电场时的偏转角度的正切：,1、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB100V，一个质量为m=2.010-12kg、电量为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）,q为负,强化练习,2、下列粒子由静止经加速电压 为U的电场加速后
4、， 哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核,强化练习,与电量成正比,与比荷平方根成正比,D,B,e/m 1840e/m e/2m 2e/4m,3、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+q的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v ，则下述方法能满足要求的是（ ） A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压不变，距离减半 D、使M、N间电压不变，距离加倍,M,N,U,d,v与电压平方根成正比,B,
5、强化练习,4、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为0.5，则下列说法中正确的是 A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25,强化练习,5、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比
6、为 ，侧移之比为 。,与电量成正比,与电量成正比,1:2,1:2,强化练习,6、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ） A、 b和c同时飞离电场 B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上 C、进入电场时，c速度最大，a速度最小 D、c的动能增量最小， a和b的动能增量一样大,强化练习,7、质量为110-25kg、电量为110-16C的带电粒子以2106m/s速度从水平放置的平行金属板A、B中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L10cm，间距d2cm，当AB间电压在 范围内时，此带电粒子能从板间飞出。,v0,+ + + + +,- - - - -,强化
7、练习,v0,+ + + + +,- - - - -,解：对偏转过程由侧移公式：,8、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。,x,强化练习,五、 先加速再偏转,例1：离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止 经加速电压U 1 加速后并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d，,1）离子在偏转电场中运动 的时间、加速度、速度 的大小； 2）离子在离开偏转电场时 的沿电场方向的偏移量和偏转角的正切值。,l,u1,d,v0,求：,六、示波器的原理,1.示波器作用：是一种
8、用来观察电信号随时间变化的电子仪器。 2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。,产生高速飞行的电子束,使电子沿Y方向偏移,使电子沿x方向偏移,六、示波器的原理,例2、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ） A、侧移相同 B、偏转角相同 C、到达屏上同一点 D、到达屏上不同点,与粒子的电量q、质量m无关,强化练习,例3、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出
9、平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是 （ ） 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,强化练习,析与解,对加速过程由动能定理：,对偏转过程由偏转角正切公式：,与粒子的电量q、质量m无关,例4、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L， A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。,强化练习,析与解,电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：,对加速过程由动能定理：,
