高中物理 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動課件 新人教選修31

1、2021/8/11 星期三1帶電粒子在電場中的運動2021/8/11 星期三2帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？對于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場中運 動時，我們怎樣處理它們的受力？帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略。重力勢能就可以不考慮。研究運動前的”熱身”2021/8/11 星期三3帶電粒子在電場中運動時，所受電場力對粒子產(chǎn)生加速度，改變粒子的速度。電場力（合外力）對粒子做功，改變粒子的動能。 帶電粒子在均強電場中運動時，運動有什么特點?帶電粒子在均強電場中運動時，所受電場力是恒力,產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均

2、強電場中的運動跟物體在重力場中的自由落體和拋體運動相似.帶電粒子在電場中運動時，電場力對粒子的運動有 什么效果？2021/8/11 星期三4研究帶電粒子運動的主要工具： 電場力 加速度 電場力的功 動能定理 F=qEa=F/mW=qU2021/8/11 星期三5粒子的運動象重力場中的什么運動？E+q不計粒子重力F=qEV0 =0自由落體，你答對了2021/8/11 星期三6粒子的運動象重力場中的什么運動？V0 F=qE不計粒子重力-q上拋運動，你答對了E2021/8/11 星期三7粒子的運動象重力場中的什么運動？EF=qE+qV0不計粒子重力平拋運動，你答對了2021/8/11 星期三8下 面

3、 我 們 來 研 究電 場 對 帶 電 粒 子 的加 速 問 題2021/8/11 星期三9方法1：從動力學和運動學角度分析粒子被加速動力學：F=qEa=F/m運動學：U+-m qd2021/8/11 星期三10方法：從做功和能量的角度分析粒子被加速)粒子只受到電場力做功0還有問題：如果不是勻強電場，上面公式是否適用？U+-dq 0由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，上面公式仍適用！顯然，用功能關系解題簡便！2021/8/11 星期三11 電荷量為e的電子從金屬絲移動到金屬板。兩處的電勢差為U，電勢能變化（減少）為e U.電勢能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動能。解：所以2021/8/

4、11 星期三12 結(jié)論：由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用動能定理進行處理。2021/8/11 星期三13下面我們來研究電場對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題2021/8/11 星期三14、不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強電場處理方法：）粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動）粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運動類似平拋運動的分析方法 l+-qvv0vyydvxv0X=v0tt=vy=aty=v0F= =tan ss離開電場時偏移量:離開電場時偏轉(zhuǎn)角:在電場中飛行時間:2021/8/11 星期三15t=vy=aty=tan

5、 解：代入數(shù)據(jù)得y =0.36代入數(shù)據(jù)得=6.802021/8/11 星期三16結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題2021/8/11 星期三17鞏固練習： 離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負離子，從靜止經(jīng)加速電壓U 1 加速后，獲得速度 ，并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度離開電場，已知平行板長為，兩板間距離為d， 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動 的時間、加速度、速度 的大??； 2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時 的橫

6、向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。 l+-u1dv0求：2021/8/11 星期三18解： l+-qv0Fu1vyv0由動能定理得到即=v01）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間、加速度、速度的大小t=加速度a=速度的大小vy=at v時間2021/8/11 星期三192）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。 l+-qyv0F u1vyv0橫向偏移量解：at = 速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：tan = v0=vy偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子q、m無關，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場和帶電粒子q、m無關，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場2021/8/11 星期三20思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏 轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。你答對了嗎？2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三223 示波管的原理示波器2021/8/11 星期三23課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子