《高中物理《 带电粒子在电场中的运动》课件 （新人教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理《 带电粒子在电场中的运动》课件 （新人教版选修3-1）（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、9 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动1 1. .了解带电粒子在电场中的运动了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒只受电场力，带电粒子做匀变速运动子做匀变速运动。2 2. .重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动运动。3 3. .知道示波管的主要构造和工作原理知道示波管的主要构造和工作原理。 如电子，质子，如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）（但并不能忽略质量）带电的带电的
2、基本粒子基本粒子：一、带电粒子的加速：（不计重力）一、带电粒子的加速：（不计重力） 如图所示，在真空中有一对如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为带电，两板间的电势差为U.U.若一若一个质量为个质量为m m，带正电荷，带正电荷q q的粒子，的粒子，在静电力作用下由静止开始从正在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。负极板时的速度。qU dU dE EU dU dF FqU dU dE EU dU dF F静电力做的功静电力做的功设带电粒子到达负极板的速率为设带电粒子到达负
3、极板的速率为v由动能定理可知由动能定理可知得：得：例例1.1.炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压之间加以电压U=2500VU=2500V，发射出的电子在真空中加速后，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。求电子穿出时的速度有多大？从金属板的小孔穿出。求电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。( (电子荷质比取电子荷质比取1.81.810101111C/kg)C/kg)解：解：由动能定理知由动能定理知解得：解得：二、带电粒子的偏转：（不计重力）二、带电粒子的偏转：（不计重力
4、）+ + + + + + + + + - - - - - - - - - v0+q.md lFy+vv0vy1.1.运动状态分析：运动状态分析： 带电粒子以速度带电粒子以速度v v0 0垂直于电场线方向飞入两带电平行垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，若只受电场力作用，则带电粒子板产生的匀强电场时，若只受电场力作用，则带电粒子做匀变速曲线运动。做匀变速曲线运动。2.2.偏转问题的分析处理方法：偏转问题的分析处理方法： （类似平抛运动分析方法）（类似平抛运动分析方法）（1 1）沿初速度方向是速度为）沿初速度方向是速度为v v0 0的匀速直线运动；的匀速直线运动；（2 2）沿电场力方
5、向是初速度为零的匀加速直线运动。）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。类平抛运动类平抛运动与粒子比荷与粒子比荷q/mq/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v v0 0的平方成反比的平方成反比与电场的属性与电场的属性U U、l、d d有关有关与粒子比荷与粒子比荷q/mq/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v v0 0 的平方成反比的平方成反比与电场的属性与电场的属性U U、l、d d有有关关实验演示带电粒子在电场中的偏转实验演示带电粒子在电场中的偏转电子枪电子枪偏转电极偏转电极-+荧光屏荧光屏YYXXYYXX三、示波管的原理：三、示波管的原理：（1 1）电子枪：发射并加速电子。）电
6、子枪：发射并加速电子。（2 2）偏转电极：）偏转电极：YYYY使电子束竖直偏转；使电子束竖直偏转；XXXX使电子束使电子束水平偏转。水平偏转。（3 3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。光。如果在如果在XXXX之间不加电压之间不加电压, ,而在而在YYYY之间所加的电压按图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？所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？YYX YY YY随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条光物质的残光特性，只能看到一
7、条竖直的亮线。竖直的亮线。X示波器图象示波器图象同理可得亮斑在水平方向的偏移随加在同理可得亮斑在水平方向的偏移随加在上的电压而变化，上的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条条水平的亮线水平的亮线。UXt扫描电压扫描电压示波器图象示波器图象YYXX如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之之间加间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看
8、到什么图形？XYOA B CD EFA B CD E FABOCt1DEFt2UyUx如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周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。时间变化的稳定图象。XYYXUXt示波器图象示波器图象O O1.1.如图所示如图所示P P和和Q Q为两平行金属板，板间电压为为两平行金属板，板间电压为U U，在，在P P板板附近有一电子由静止开始向附近有一电子由静止开始向Q Q 板运动，关于电子到达板运动，关于电子到达Q Q板板时的速率，下
9、列说法正确的是：（时的速率，下列说法正确的是：（ ）A.A.两板间距离越大，加速时间越长，两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大获得的速率就越大B.B.两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C.C.与两板间距离无关，仅与加速电压与两板间距离无关，仅与加速电压U U有关有关D.D.以上说法都不正确以上说法都不正确C C2.2.如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过速度通过A A、B B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则下列说法正确
10、的是（用，则下列说法正确的是（ ）A.A.它们通过加速电场所需的时间相等它们通过加速电场所需的时间相等B.B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.C.它们通过加速电场过程中动量的增量相等它们通过加速电场过程中动量的增量相等D.D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等BDBD3 3带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅在电场力作带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅在电场力作用下发生偏转，在这一过程中带电粒子的（用下发生偏转，在这一过程中带电粒子的（ ）A A电势能增加，动能减小电势能增加，动能减小B B电势能减小，
11、动能增加电势能减小，动能增加C C机械能保持不变机械能保持不变D D电势能的减小大于机械能的增加电势能的减小大于机械能的增加 B B4.4.带电粒子从静止出发经过电压为带电粒子从静止出发经过电压为U U1 1的电场加速后，垂直的电场加速后，垂直进入电压为进入电压为U U2 2的偏转匀强电场，当粒子离开偏转电场时偏移的偏转匀强电场，当粒子离开偏转电场时偏移距离为距离为y y，要使，要使y y增大为原来的增大为原来的2 2倍，可供选用的方法是倍，可供选用的方法是 （ ）A.A.使使U U1 1减小为原来的减小为原来的1/21/2B.B.使使U U2 2增大为原来的增大为原来的2 2倍倍C.C.使偏
12、转电场极板长度增大为原来的使偏转电场极板长度增大为原来的2 2倍倍D.D.使偏转电场极板间的距离减小为原来的使偏转电场极板间的距离减小为原来的l/2l/2ABDABD5.5.如图所示，水平平行金属板如图所示，水平平行金属板A A、B B间距为间距为d d，带电质点质，带电质点质量为量为m m，电荷量为，电荷量为q q，当质点以速率，当质点以速率v v从两极板中央水平飞从两极板中央水平飞入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给A A、B B两极加一电压两极加一电压U U，则恰好从上板边缘飞出，那么所加，则恰好从上板边缘飞出，那么所加电压电压U=U= . .一、利用电场使带电一、利用电场使带电 粒子加速粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类平抛运动类平抛运动的的分析方法分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
