精品課件：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)_課件

1、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電子、質(zhì)子、離子、帶電油滴、電子、質(zhì)子、離子、帶電油滴、 帶電帶電塵埃、帶電小球等都叫帶電粒子。塵埃、帶電小球等都叫帶電粒子。帶電粒子在電場(chǎng)中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場(chǎng)中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場(chǎng)中通常要受到重力和電場(chǎng)力帶電粒子在電場(chǎng)中通常要受到重力和電場(chǎng)力 一個(gè)電子的質(zhì)量是一個(gè)電子的質(zhì)量是0.9110- -30kg，它的，它的重力重力G大約為多少？當(dāng)它位于大約為多少？當(dāng)它位于E=4103V/m的電場(chǎng)中時(shí)受到的電場(chǎng)力的電場(chǎng)中時(shí)受到的電場(chǎng)力F為多大？為多大？G/F=？你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？ 電子、質(zhì)子、離子等帶電粒子所受重力電子、

2、質(zhì)子、離子等帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，重力可以忽略（但有說(shuō)一般遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，重力可以忽略（但有說(shuō)明或有明確的暗示除外）。重力勢(shì)能就可以明或有明確的暗示除外）。重力勢(shì)能就可以不考慮。不考慮。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量 而質(zhì)量較大的帶電塵埃、帶電液滴、帶電而質(zhì)量較大的帶電塵埃、帶電液滴、帶電油滴、帶電小球等除有說(shuō)明或有明確的暗示以油滴、帶電小球等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。外，一般都不能忽略重力。 如何使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速如何使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向而不改變運(yùn)動(dòng)方向? 思考與討論思考與討論E+

3、qF=qE1：V0=0 僅受電場(chǎng)力僅受電場(chǎng)力作用作用2：V00 僅受電場(chǎng)力僅受電場(chǎng)力F, 且且F與與V0同向同向若若F與與V0反向，帶電反向，帶電粒子怎么運(yùn)動(dòng)粒子怎么運(yùn)動(dòng)?下下 面面 我我 們們 來(lái)來(lái) 研研 究究電電 場(chǎng)場(chǎng) 對(duì)對(duì) 帶帶 電電 粒粒 子子 的的加加 速速 問(wèn)問(wèn) 題題Udtvq 教材教材P39.1題：題： 在真空中有一對(duì)平行金屬板，板間的在真空中有一對(duì)平行金屬板，板間的電勢(shì)差為電勢(shì)差為90V，相距，相距6.2cm。若二價(jià)的氧離。若二價(jià)的氧離子由靜止開(kāi)始加速，從一個(gè)極板向另一極子由靜止開(kāi)始加速，從一個(gè)極板向另一極板運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能多大？你有幾種解法？哪種板運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能多大？你有幾種解法？哪種

4、比較簡(jiǎn)便？比較簡(jiǎn)便？解法一：解法一：從動(dòng)力學(xué)角度分析從動(dòng)力學(xué)角度分析動(dòng)能定理動(dòng)能定理解法二：解法二：顯然，用動(dòng)能定理解題簡(jiǎn)便！顯然，用動(dòng)能定理解題簡(jiǎn)便！如果不是勻如果不是勻強(qiáng)電強(qiáng)電場(chǎng)，上面所得的結(jié)果是否場(chǎng)，上面所得的結(jié)果是否仍然適用？仍然適用？由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，上面公式仍適用！與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，上面公式仍適用！ 如圖，在點(diǎn)電荷如圖，在點(diǎn)電荷+Q激發(fā)的電場(chǎng)中有激發(fā)的電場(chǎng)中有A、B兩兩點(diǎn)，將質(zhì)子和點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？+A

5、B1:2 剛才帶電粒子是做直線運(yùn)動(dòng)的剛才帶電粒子是做直線運(yùn)動(dòng)的,如果如果V0不為零，且方向與不為零，且方向與F的方向不在一條直線上，的方向不在一條直線上，它將怎么運(yùn)動(dòng)？它將怎么運(yùn)動(dòng)？我們以特殊情況為例，即我們以特殊情況為例，即V0與電場(chǎng)方向垂與電場(chǎng)方向垂直，帶電粒子將怎樣運(yùn)動(dòng)？直，帶電粒子將怎樣運(yùn)動(dòng)？下面我們來(lái)探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn)下面我們來(lái)探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1、電子受力怎樣？、電子受力怎樣？ 做何運(yùn)動(dòng)？做何運(yùn)動(dòng)？ 2、怎樣處理其運(yùn)動(dòng)規(guī)律？、怎樣處理其運(yùn)動(dòng)規(guī)律？ l+ + + + + +- - - - - -v v0 0F Fd dv v如右圖，真空中一對(duì)如右圖，真空中一對(duì)平行金屬板分別帶等平行

6、金屬板分別帶等量異種電荷，一個(gè)電量異種電荷，一個(gè)電子沿平行于板面方向子沿平行于板面方向射入電場(chǎng)中，射入電場(chǎng)中， lv vy+ + + + + +- - - - - -e ed dv v0 0F F 1、電子的加速度？、電子的加速度？ 2、在電場(chǎng)中的飛行時(shí)間？、在電場(chǎng)中的飛行時(shí)間？3、電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)在水平、豎直方向的速度？合速度、電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)在水平、豎直方向的速度？合速度大?。克俣绕蚪谴笮?？速度偏向角 ？4、電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏移量、電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏移量y？5、速度的偏向角與位移和水平方向的偏角是否相同？、速度的偏向角與位移和水平方向的偏角是否相同？求求:推論推論: :粒

7、子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí), ,其速度反向延其速度反向延長(zhǎng)線與初速度方向交一點(diǎn)長(zhǎng)線與初速度方向交一點(diǎn), ,此點(diǎn)平分沿初速度方此點(diǎn)平分沿初速度方向的位移。向的位移。xmdvquLlxymdvqUlvvy2022002tan2lx v v0 0 ld+- - - - - -q v vv v0 0v vy yyl l/ /2 2mdqUmFa0vlt 2022212mdvqUlaty200ytanmdvqUlvv 如圖所示如圖所示,相距為相距為d長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為l的平行板的平行板AB加上電加上電壓后壓后,可在可在A、B之間的空間中產(chǎn)生電場(chǎng)之間的空間中產(chǎn)生電場(chǎng),在在A、B左端距左端距AB等

8、距離處的等距離處的O點(diǎn)點(diǎn),有一電量為有一電量為+q質(zhì)量為質(zhì)量為m的粒子以初速度的粒子以初速度V0沿水平方向沿水平方向(與與A、B板平行板平行)射入射入.不計(jì)重力不計(jì)重力,要使此粒子能從要使此粒子能從C處射出處射出,則則A、B間的電壓應(yīng)為間的電壓應(yīng)為( ) A. B. C. D. 2202qlmvd2202qdmvlqdlmv0qlqmv0Vo+ + + + + + + +- - - - - - - -dABOCdmvqUlaty202221212d 讓質(zhì)子、讓質(zhì)子、 、 的混合物沿著與電場(chǎng)垂的混合物沿著與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，要使它們的直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，要使它們的偏轉(zhuǎn)角相同，

9、則這些粒子必須具有相同的偏轉(zhuǎn)角相同，則這些粒子必須具有相同的( )A.初速度初速度 B.初動(dòng)能初動(dòng)能C.初動(dòng)量初動(dòng)量 D.質(zhì)量質(zhì)量H21H31200tanmdvqULvvy201mvdqUL課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

10、初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)qHhmgmvU2)(220ABqmvHhmgU2)(220BA如圖，在真空中豎直放置一對(duì)金屬板如圖，在真空中豎直放置一對(duì)金屬板x x和和x x, ,加電加電壓壓U U1 1; ;水平放置一對(duì)金屬板水平放置一對(duì)金屬板Y Y和和Y Y，板間距離為，板間距離為d d。加電壓加電壓U U2 2，一電荷量為，一電荷量為-q-q質(zhì)量為質(zhì)量為mm的帶電粒子從的帶電粒子從x x極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。( (不計(jì)粒子的重力不計(jì)粒子的重力) )+-+_U1U2-qm三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體L Lv v0 0v v加速

11、偏轉(zhuǎn)mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體+-+_U1U2v v-qmL Lv v0 0加速偏轉(zhuǎn)電荷經(jīng)加速電場(chǎng)加速加速后后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)求：求：V0 y, tan？如圖，電子在電勢(shì)差為如圖，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中入射方向跟極板平行整個(gè)裝置處在的電場(chǎng)中入射方向跟極板平行整個(gè)裝置處在真空中重力可忽略在滿足電子能射出平行板真空中重力可忽略在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下下述四種情況中，一定能使電子的區(qū)的條件下下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是偏轉(zhuǎn)角變大的是 AU1變大、變大、U2變大變大 BU1變小、變小、U2變大變大CU1變大、變大、U2變小變小 DU1變小、變小、U2變小變小示波器示波器：可觀察電