高中物理帶電粒子在電場中的運動

1.8帶電粒子在電場中的運動(2課時)新課標高中物理選修3－1第一章

靜電場第一頁，共四十四頁，2022年，8月28日3、某些帶電體是否考慮重力，要根據題目暗示或運動狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質子，α粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。第一課時第二頁，共四十四頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強電場中運動情況：受到恒定的電場力受力情況：

做勻變速運動第三頁，共四十四頁，2022年，8月28日一.帶電粒子在電場中的加速用牛頓運動定律分析用動能定理分析E1（加速電壓）第四頁，共四十四頁，2022年，8月28日qUm+_帶電粒子的加速

d1、受力分析:

水平向右的電場力

F＝Eq=qU/dF2、運動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運動。解法一運用運動學知識求解解法二運用能量知識求解粒子加速后的速度只與加速電壓有關第五頁，共四十四頁，2022年，8月28日思考題如兩極板間不是勻強電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，第二種方法仍適用！第六頁，共四十四頁，2022年，8月28日所以例1第七頁，共四十四頁，2022年，8月28日

結論：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。第八頁，共四十四頁，2022年，8月28日例2：如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時間越長B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達Q板時的速度就越大C.電子到達Q板時的速度與板間距離無關，僅與加速電壓有關D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關AC

第九頁，共四十四頁，2022年，8月28日

ld+-----------+++++++++Uv0q、m二.帶電粒子在電場中的偏轉第十頁，共四十四頁，2022年，8月28日

ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉角側移二.帶電粒子在電場中的偏轉試根據類平拋運動的知識，推導偏移量y和偏轉角θ第十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d。2.運動規(guī)律分析:粒子作類平拋運動。x方向：勻速直線運動Y方向：加速度為的勻加速直線運動。

v

v0vyΦ

3.x方向

4.y方向

5、離開電場時的偏轉角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

L第十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日結論：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

第十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日例3第十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日

L三、加速和偏轉一體++++++------φvv0vy+_U1U2v0-qmy第十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉電場里偏轉，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉電場時，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。粒子的偏轉量和偏轉角由加速電場和偏轉電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。vvyy

L++++++------φv0+-U1U2v0-qm思考題第十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日1、試證明：帶電粒子垂直進入偏轉電場，離開電場時就好象是從初速度所在直線的中點沿直線離開電場的。

θx強化練習第十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日

作業(yè)1：離子發(fā)生器發(fā)射出一束質量為m，電荷量為q的負離子，從靜止經加速電壓U1

加速后，獲得速度v0

，并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉電壓U2作用后，以速度Ｖ離開電場，已知平行板長為Ｌ，兩板間距離為d，

1）離子在偏轉電場中運動的時間、加速度、速度Ｖ的大??；

2）離子在離開偏轉電場時的沿電場方向的偏移量和偏轉角的正切值。

l++++++------u1dv0

求：第十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日作業(yè)2：一束電子流經U=5000V的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進入平行板間的勻強電場中，若兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個板之間的電壓最多能加多少？第十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日四、示波器的原理（第二課時）1.示波器作用：是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成，管內抽成真空。第二十頁，共四十四頁，2022年，8月28日產生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移四、示波器的原理第二十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日已知：U1、l、YY?偏轉電極的電壓U2、板間距d、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉電場時的偏向角正切值tanφ及打到屏上電子的偏移量y?。偏移量與YY?偏轉電極的電壓U2成正比3.原理第二十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日1）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第二十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日2）、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y’的電勢比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第二十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日3）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移四、示波器的原理第二十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日4）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移四、示波器的原理第二十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日5）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第二十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日6）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第二十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日7）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第二十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第三十頁，共四十四頁，2022年，8月28日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏四、示波器的原理第三十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日10）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2四、示波器的原理第三十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日課堂小結：一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉從動力學和運動學角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運動的分析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

第三十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、下列粒子由靜止經加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質子B、電子

C、氘核D、氦核

強化練習與電量成正比與比荷平方根成正比DBe/m1840e/me/2m2e/4m第三十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日3、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質量為m、電量為+q的質子，以極小的初速度由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子到達N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍MNUd+v與電壓平方根成正比B強化練習第三十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日4、質量為m、帶電量為q的粒子以初速度v從中線垂直進入偏轉電場，剛好離開電場，它在離開電場后偏轉角正切為0.5，則下列說法中正確的是

A、如果偏轉電場的電壓為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉角正切為0.25B、如果帶電粒子的比荷為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉角正切為0.25C、如果帶電粒子的初速度為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉角正切為0.25D、如果帶電粒子的初動能為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉角正切為0.25√√√強化練習第三十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日5、質子(質量為m、電量為e)和二價氦離子(質量為4m、電量為2e)以相同的初動能垂直射入同一偏轉電場中，離開電場后，它們的偏轉角正切之比為

，側移之比為

。

與電量成正比與電量成正比2:12:1強化練習第三十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日6、三個電子在同一地點沿同一直線垂直飛入偏轉電場，如圖所示。則由此可判斷（）

A、b和c同時飛離電場

B、在b飛離電場的瞬間，a剛好打在下極板上

C、進入電場時，c速度最大，a速度最小

D、c的動能增量最小，

a和b的動能增量一樣大

√√強化練習第三十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日析與解第三十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日7、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，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，一定能使電子的偏轉角θ變大的是（