高中物理 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动课件

1.9带电粒子在电场中的运动新课导入1、在电场中带电粒子受什么力的作用？+++++++-------qEmg通常要受到重力和电场力2、电场中的带电粒子一般可分为两类：①带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。一般都不考虑重力。②带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。3、带电粒子在均强电场中运动时，运动有什么特点？运动情况：受到恒定的电场力受力情况：类自由落体运动和类平抛运动txt21y02水竖，位移：0xyt，速度：0ytan偏转角：水平位移x竖直位移y偏转角4、研究带电粒子的主要理论公式电场力F=qE加速度a=F/m电场力的功W=qU或W=qEd+++++++-------FqdU一、带电粒子的加速UEq加速匀速匀速类似于自由落体运动U+++++++-------FqqUm+_计算粒子到达另一个极板时的速度d1、受力分析:F2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。水平向右的电场力qEFdUEdqUF解法一运用运动学知识求解2222qUqUvaddmdm2qUvmS2-22初末粒子加速后的速度只与加速电压有关2qUvm解法二运用动能定理知识求解qUm221比也叫比荷。是前边学习过的的荷质mq思考与讨论在上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不在均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？若粒子的初速度为零,则:qUmv221若粒子的初速度不为零,则:qUmvmv2202121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速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。例1：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U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。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0.3.0×107m/s解：电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板，两处的电势差为U，电势能的减少量是eU。电势能全部转化为动能，所以eUm221解出速度v并把数值代入，得2qUvmMNUd+例3：如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向N板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是()A、匀速直线运动B、匀加速直线运动C、电子到达N板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D、电子的加速度和末速度都与板间距离无关PBC思考与讨论UE1（加速电压）E1、带电粒子平行于电场线进入电场，做匀加速直线运动。2、若粒子以初速度v0沿垂直场强方向进入电场，离子的运动情况如何？+++++++++++++-------------qld+Uv0q、mF+vv0vyyθ3、偏转角4、侧移二、带电粒子在电场中的偏转+++++++++++++++++++--------------------2、物体做类平抛运动0ytan2t21y1、受力分析：粒子受到竖直向下的静电力F＝Eq=qU/d。例4：两个相同极板Y与Y、的长度l=6.0cm，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时速度V0=3.0*107m/s。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偏移的距离Y和偏转角度&。解：电子在垂直于板面的方向受到静电力。由于电场不随时间改变，且是匀强电场，所以整个运动中在垂直于板面的方向上加速度是不变的。FmFamqEmdqU电子射出电场时，在垂直于板面方向偏移的距离为++++++------lv0d-qθvv0v⊥θyx类平抛运动偏转角侧移212yat其中t为飞行时间。由于电子在平行于板面的方向不受力，所以在这个方向做匀速运动，有l=V0t可求得0vlt将a和t代入y的表达式中，得到212yat2202qUlmvd与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关由于电子在平行于板面的方向不受力，他离开电场时，这个方向的分速度仍是V0而垂直板面的分速度是：atvydmvqUl0离开电场时的偏转角&可由下式确定：与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关0tanyvv20qUlmvd例5：先后让一束电子和一束氢核通过一对平行板形成的偏转电场，进入时速度方向与板面平行。在下列两种情况下，分别求出离开时电子偏转角的正切于氢核偏转角的正切之比。（1）电子于氢核的初速度相同。（2）电子于氢核的初动能相同。解：先来认识三种常见的粒子电子在垂直于板面的方向受到静电力。由于电场不随时间改变，且是匀强电场，所以整个运动中在垂直于板面的方向上加速度是不变的。mFameEmdeU0vltatvydmveUl00tanyvvdmeUl20初速度相同则：电氢氢电mmtantan初动能相同则：1tantan氢电lF+++++++++++++++++++--------------------v0vv0vyθ三、混合电场