人教版选修3 1带电粒子在电场中的运动课件.ppt

1、基本粒子：基本粒子：微观带电粒子：电子、质子、微观带电粒子：电子、质子、粒子粒子如质子如质子 271.6710mkg191.610eC宏观带电颗粒：带电液滴、带电小球、带电油滴等宏观带电颗粒：带电液滴、带电小球、带电油滴等 如普通小液滴体积约为如普通小液滴体积约为 质量约为质量约为 不计重力不计重力应考虑重力应考虑重力特殊说明的例外特殊说明的例外410 ml710 kgqUm+_ d dF F如图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以如图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的带电粒子。它在电场的带电粒子。它在电场力的作用下，由力的作

2、用下，由静止静止开始从正极板向负极板运动，到开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力）问题：问题：1、带电粒子受力方向如何？恒力还、带电粒子受力方向如何？恒力还 是变力？大小多少？是变力？大小多少？2、带电粒子将做什么运动？、带电粒子将做什么运动？3、如何求粒子到负极板的速度？、如何求粒子到负极板的速度？一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速 如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？为什么？由于电场力做功与场强是否由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，匀

3、强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！第二种方法仍适用！思考思考:若粒子的初速度为零若粒子的初速度为零,则则:qUmv221若粒子的初速度不为零若粒子的初速度不为零,则则:qUmvmv2202121F1v2vEAB 例题例题1：炽热的金属丝可以发射电子。：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压在金属丝和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中被加速后，从金发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。为零。例题例题2 如图所示，在点电

4、荷如图所示，在点电荷+Q 的电场中有的电场中有A、B两点，将两点，将质子和质子和 粒子分别从粒子分别从A点释放，到达点释放，到达B点时，求它们的速度点时，求它们的速度大小之比？大小之比？注：注：质子质子 粒子粒子 H11He42m/s100.37v答案：1221vv答案：结论：结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用速问题时，一般都是利用动能定理动能定理进行处理。进行处理。如图所示，在真空中水平放如图所示，在真空中水平放置一对金属板置一对金属板Y和

5、和Y，板长，板长L，板间距离为，板间距离为d。在两板。在两板间加以电压间加以电压U，一电荷量为，一电荷量为q质量为质量为m的带电粒子从极的带电粒子从极板中央以水平速度板中央以水平速度v0射入电射入电场。试分析带电粒子在电场场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。中的运动情况。(不计粒子的重力不计粒子的重力)二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转-+d0vL问题：问题：1、带电粒子受力方向如何？所受电场力有什么特点？、带电粒子受力方向如何？所受电场力有什么特点？2、和我们之前学习过的什么运动相似？轨迹如何？、和我们之前学习过的什么运动相似？轨迹如何？3、如何对此类问题进行分析？、如何对此类问题进行分

6、析？vF例题例题3 两个相同极板两个相同极板Y与与 的长度的长度 ，相距，相距d=2cm，极板间，极板间的电压的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度的速度 。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离偏移的距离y 和和偏转的角度偏转的角度。Ycm0.6lm/s70100.3vmFa meE解：解：电子在垂直于板面方向的加速度电子在垂直于板面方向的加速度mdeU电子在极板间运动的时间电子在极板间运动的时间 t tvl0电子垂直于极

7、板方向的偏移距离电子垂直于极板方向的偏移距离 y221aty 由得：由得：cm36.0y电子出极板时在垂直于极板方向的速度电子出极板时在垂直于极板方向的速度 vatv 偏转的角度偏转的角度0tanvv代入得代入得8.6三、三、加速和偏转一体加速和偏转一体电荷经加速电场电荷经加速电场加速后进入偏转加速后进入偏转电场电场mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU 如图所示如图所示,初速度为零的电子在电势差为初速度为零的电子在电势差为U1的电的电场中加速后场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足在满足电子能射出偏转

8、电场的条件下电子能射出偏转电场的条件下,下列四种情况中下列四种情况中,一定一定能使电子的偏转角度变大的是能使电子的偏转角度变大的是()A.U1变大变大,U2变大变大 B.U1变小变小,U2变大变大 C.U1变大变大,U2变小变小 D.U1变小变小,U2变小变小U2U1122022tandULUmdvLqU 一束电子流在经一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后的加速电压加速后,在在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图如图所示所示,若两板间距若两板间距d=1.0 cm,板长板长l=5.0cm,那么那么,要使要使电子能从平行板间飞出电子能从平行

9、板间飞出,两个极板上最多能加多大电两个极板上最多能加多大电压压.Udl偏转电压越高偏转电压越高,偏转量就越大偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出设电子刚好能从极板边缘飞出.即这时偏转量最大等于即这时偏转量最大等于d/2,所所加电压为最大值加电压为最大值.122202242dULUvLmdqUy 如图所示如图所示,初速度为零的初速度为零的粒子和粒子和电子在电势差为电子在电势差为U1的电场中加速后的电场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的条件下在满足电子能射出偏转电场的条件下,正确的说法是正确的说法是 A.粒子的偏转量大于电子的偏转量粒

10、子的偏转量大于电子的偏转量 B.粒子的偏转量小于电子的偏转量粒子的偏转量小于电子的偏转量 C.粒子的偏转角大于电子的偏转角粒子的偏转角大于电子的偏转角 D.粒子的偏转角等于电子的偏转角粒子的偏转角等于电子的偏转角U2U1122022tandULUmdvLqU122202242dULUvLmdqUy带电粒子的偏移量由系统决定带电粒子的偏移量由系统决定,而与粒子的质量、电荷量无关而与粒子的质量、电荷量无关 设偏转极板长为设偏转极板长为l=1.6cm,两板间的距离为两板间的距离为d=0.50cm,偏转板的右端距屏偏转板的右端距屏L=3.2cm,若带粒子的若带粒子的质量为质量为1.6X10-10kg,

11、以以20m/s的初速度垂直电场方向的初速度垂直电场方向进入偏转电场进入偏转电场,两偏转板间的电压是两偏转板间的电压是8.0X103V,若带电若带电粒子打到屏上的点距原射入方向的距离是粒子打到屏上的点距原射入方向的距离是2.0cm。求：求：（1）带电粒子打到屏上所用时间。带电粒子打到屏上所用时间。（2）带电粒子所带电荷量）带电粒子所带电荷量 (不计空气阻力和重力不计空气阻力和重力).V02.0cmylL偏转匀速直线运动V1l/2四、示波器四、示波器 1 1、作用作用：观察电信号随时间变化的情况：观察电信号随时间变化的情况2 2、组成组成：示波管（内部是真空的）、电：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成。子枪、偏转电极和荧光屏组成。电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX1.如果在电极XX之间不加电压,但在YY之间加不变的电压,使Y的电势比Y高(有时说这种情况是”Y正、Y负”),电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置?电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX2.如果在YY 之间不加电压,而在XX之间加不变的电压,(X正、X负),电子将打在荧光屏的什么位置?