1、讲解人：XX老师 时间 ：2020.5.20 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 第9节节 带电带电 粒子在电场电场 中的运动动 第一章 静电场 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 1 课堂导入 示波管中电子为什么偏转，其运动有什么规律？ U +q m + _ =? F 【情景】一个质量为m、带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从 正极板向负极板运动。 试计 算粒子到达负 极板时的速度？ 一：带电粒子的加速运动 方法一：动动力学观观点： 主要利用牛顿顿运动动定律和匀变变速直线线运动动的规规律 q U m + _ 带电带电 粒子的加速 d 由得 一：带电粒子
2、的加速运动 方法二：能量观观点 利用动动能定理 由得： 一：带电粒子的加速运动 【规规律总结总结 】对对比两种方法 1.利用牛顿顿第二定律和匀变变速直线线运动规动规 律，仅仅适用于匀强电场电场 中，物体做 匀变变速直线线运动动，即物体必须须沿着电场线进电场线进 入匀强电场电场 。 2.利用动动能定理，不仅仅适用于匀强电场电场 ，也适用于非匀强电场电场 ，因为为公式 W=qU适用于任何电场电场 。 一：带电粒子的加速运动 【解析】电子从金属丝到金属板，由动 能定理得： 由得 【典例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
3、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。 典型例题 【典例2】.如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子 到达B板时的速率，下列解释正确的是() A两板间距越大，运动时间 就越长， 则获得的速率越大 B两板间距越小，加速度就越大， 则获得的速率越大 C与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 D以上解释都不正确 C 典型例题 m +q + _ v0 你能画出带电微粒的 运动轨迹吗？ 问题问题 ： 二：带电粒子的偏转规律 带电带电 粒子的偏转转：（不计计重力） + + + + + + + + + - - - - - - - - - v0 + q.
4、m d l F + 二：带电粒子的偏转规律 1.运动动状态态分析： 带电粒子以速度v0垂直于电场线 方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时 ， 若只受电场力作用，则带电 粒子做匀变速曲线运动。 二：带电粒子的偏转规律 2.偏转问题转问题 的分析处处理方法：（类类似平抛运动动分析方法） （1）沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动； （2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。 二：带电粒子的偏转规律 类平抛运动 与粒子比荷 成正比 与粒子初速度v0的平方成反比 与电场 的属性U、l、d有关 二：带电粒子的偏转规律 与粒子比荷 成正比 与粒子初速度v0 的平方成反比 与电场 的属性U、l、d有
5、关 二：带电粒子的偏转规律 【典例3】.如图所示,相距为d长度为l的平行板AB加上电压 后,可在A、B之间的空间中产生电 场,在A、B左端距AB 等距离处的O点,有一电量为+q质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与 A、B板平行)射入。不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为 ( ) A. B. C. D. vo + + + + + + + + - - - - - - - - d A B O C A 二：带电粒子的偏转规律 U1 + _ 电场中加速电场中偏转 + _ U2 三：带电粒子先加速再偏转的运动规律 + - + _ U1 U2 v -q m L v0 加速 偏转 电电荷
6、经经加速电场电场 加速 后进进入偏转电场转电场 通过过加速电场电场的末速度为进为进 入偏转电场转电场 的初速度 三：带电粒子先加速再偏转的运动规律 【典例4】.如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间 电势 差为500V,C、D始终和电源相接,测得其间的场强 为104V/m,一质量为2.510-24,电荷量为810-16C的 带电 粒子(重力不计)由静止开始,经A、B加速后穿过CD 发生偏转,最后打在荧光屏上,已知C、D极板长均为4cm, 荧光屏距CD右端的距离为3cm,问: (1) 粒子带正电还 是带负电 ? 答案：粒子带带正电电 典型案例 (2) 粒子打在荧荧光屏上距O点下方多远处远处
7、 ? - - - - + + + + D ABs L O C 解析: 出AB电场时电场时 速度 水平方向: 竖竖直方向: 其中 由此得到 代入数据可得 典型案例 (3)粒子打在荧荧光屏上时时的动动能为为多大? - - - - + + + + D ABs L O C 解析：由刚刚的推导知道: 所以粒子打在荧光屏上动能: 代入数据可得 典型案例 （1）电子枪：发射并加速电子。 （2）偏转电极：YY使电子束竖直偏转；XX使电子束水平偏转。 （3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。 四：示波管的工作原理 Y Y X X - + - - + - 若金属平行板水平放置,电子 将在竖直方向发
8、生偏转 若金属平行板竖直放置,电子 将在水平方向发生偏转 偏转电转电 极的不同放置方式 四：示波管的工作原理 Y Y X YY随信号电压同步变化，但由于视觉暂 留和荧光物质的残光特性，只能看 到一条竖直的亮线。 X 示波器图像 如果在XX之间间不加电压电压 ,而在YY之间间所加的电压电压 按图图所示的规规律随时间变时间变 化 ，在荧荧光屏上会看到什么图图形？ 四：示波管的工作原理 UX t 扫描电压 示波器图像 Y Y XX 四：示波管的工作原理 如果在YY之间加如图所示的交变电压 ，同时在XX之间加锯齿 形扫描电压 ，在荧光屏上会看 到什么图形？ X Y O A B C D EF A B C
9、 D E F A B O C t1 D E F t2 Uy Ux 如果信号电压电压 是周期性的，并且扫扫描电压电压 与信号电压电压 的周期相同，就可以在荧荧光屏上得到待 测测信号在一个周期内随时间变时间变 化的稳稳定图图像。 四：示波管的工作原理 X Y Y X UX t 示波器图像 O 四：示波管的工作原理 注意：某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定 1.带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和 电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但 并不能忽略质量） 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
10、，一 般都考虑重力。 知识点总结:电场中的带电粒子一般可分为两类： 匀变速直线运动加速、减速 匀变速曲线运动偏转 平衡（F合=0） 匀变速运动 （F合0） 静止 匀速直线运动 带电粒子在匀强电场中运动状态： 1.利用电场使带电粒子加速 2.利用电场使带电粒子偏转 从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析 类似平抛运动的分析方法 粒子在与电场垂直的方向上 做匀速直线运动 粒子在与电场平行的方向上 做初速度为零的匀加速运动 课堂小结 讲解人：XX老师 时间 ：2020.5.20 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 感谢谢各位的聆听 第一章 静电场 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 1