帶電粒子在電場中的運動ppt課件

1、 帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中要遭到哪些力的作用？帶電粒子在電場中要遭到哪些力的作用？對于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場對于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場中運中運 動時，我們怎樣處置它們的受力？動時，我們怎樣處置它們的受力？帶電粒子在電場中運動時，電場力對粒子的運動有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？什么效果？帶電粒子在電場中通常要遭到重力和電場力帶電粒子在電場中通常要遭到重力和電場力帶電粒子在電場中運動時，所受電場力對粒子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，改動粒子的速度。電場力合外產(chǎn)生加速度，改動粒子的速度。電場力合外力對粒子做功，改

2、動粒子的動能。力對粒子做功，改動粒子的動能。 質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒所受重力普通遠(yuǎn)小于質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒所受重力普通遠(yuǎn)小于電場力，重力可以忽略。重力勢能就可以不思索。電場力，重力可以忽略。重力勢能就可以不思索。帶電粒子在均強(qiáng)電場中運動時，運動有什么特帶電粒子在均強(qiáng)電場中運動時，運動有什么特點點? ?帶電粒子在均強(qiáng)電場中運動時，所受電場力是帶電粒子在均強(qiáng)電場中運動時，所受電場力是恒力恒力, ,產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均強(qiáng)電場中的運動跟物體在重力場中的自在落體強(qiáng)電場中的運動跟物體在重力場中的自在落體和拋體運動類似和拋體運動類似. .研討運動前的

3、熱身研討帶電粒子運動的主要工具：研討帶電粒子運動的主要工具： 電場力電場力 加速度加速度 電場力的功電場力的功 動能定理動能定理 202t2121mvmvqUW F=qEa=F/mW=qU粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？E+q不計粒子重力不計粒子重力F=qEV0 =0自在落體，他答對了自在落體，他答對了粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？V0 F=qE不計粒子重力不計粒子重力-q上拋運動，他答對了上拋運動，他答對了E粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？EF=qE+qV0不不計計粒粒子子重重力力平拋運動，他答

4、對了平拋運動，他答對了方法方法1： 從動力學(xué)和運動學(xué)角度分析粒子被加速從動力學(xué)和運動學(xué)角度分析粒子被加速動力學(xué)：動力學(xué)：F=qEa=F/m運動學(xué)：運動學(xué)：mdqU 2021attvS aSvvt2202 U+-0vtvm qm qddqU 下下 面面 我我 們們 來來 研研 究究電電 場場 對對 帶帶 電電 粒粒 子子 的的加加 速速 問問 題題方法：方法：從做功和能量的角度分析粒子被加速從做功和能量的角度分析粒子被加速) )粒子只遭到電場力做功粒子只遭到電場力做功0v0221tmvqUW 0v2022121mvmvqUWt 還有問題：假設(shè)不是勻強(qiáng)電場，上面公式能否適用？還有問題：假設(shè)不是勻強(qiáng)

5、電場，上面公式能否適用？U+-d0vtvq 0由于電場力做功與場強(qiáng)能否勻強(qiáng)無關(guān)，由于電場力做功與場強(qiáng)能否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動途徑也無關(guān)，上面公式仍適用！與運動途徑也無關(guān)，上面公式仍適用！顯然，用功能關(guān)系解題簡便！顯然，用功能關(guān)系解題簡便！221tmvqU 電荷量為電荷量為e e的電子從金屬絲挪動到金屬板。兩處的的電子從金屬絲挪動到金屬板。兩處的電勢差為電勢差為U U，電勢能變化減少為，電勢能變化減少為e U.e U.電勢能的變化電勢能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動能。全部轉(zhuǎn)化為電子的動能。解：解：所以所以m/s100.3m/s109.0106.122730192500 meUVt 結(jié)論：由于電場力做功與

6、場強(qiáng)能否結(jié)論：由于電場力做功與場強(qiáng)能否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動途徑也無關(guān)，所勻強(qiáng)無關(guān)，與運動途徑也無關(guān)，所以在處置電場對帶電粒子的加速問以在處置電場對帶電粒子的加速問題時，普通都是利用動能定理進(jìn)展題時，普通都是利用動能定理進(jìn)展處置。處置。、不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場、不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場處置方法：處置方法：粒子在與電場垂直的方向上做粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運動初速度為零的勻加速運動類似平拋運動的分析方法類似平拋運動的分析方法 l+ + + + + +- - - - -

7、-q-qv vv0v0vyvyyd dv vx xv0v0X=v v0 0t tt=0vx=0vlvyvy=ataty=y=221at0mdvqUl 2022mdvqUl 0vvy20mdvqUl v0v0F F= =mdqUt mFt mqEt = =tan s ss s22yx 下面我們來研討下面我們來研討電場對帶電粒子的電場對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題偏轉(zhuǎn)問題分開電場時偏移量:分開電場時偏轉(zhuǎn)角:在電場中飛行時間:t=0vx0vl=vyvy0mdveUl mdeUt mFt meEt =at=aty=2022mdveUl 221at0vvy20mdveUl = =tan 解：解：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)

8、得y =0.36代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得=6.80結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個類平拋的問題。強(qiáng)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粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動加速運動下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題例例 離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m m，電荷量為，電荷量為q q的負(fù)離子，從靜止的負(fù)離子，從靜止 經(jīng)加速電壓經(jīng)加速電壓U 1 U 1 加速后，獲得速度加速后

9、，獲得速度 ，并沿垂直于電場線方向，并沿垂直于電場線方向 射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2U2作用后，以速度分開電作用后，以速度分開電 場，知平行板長為，兩板間間隔為場，知平行板長為，兩板間間隔為d d， 0v 1 1離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動 的時間、加速度、速度的時間、加速度、速度 的大?。坏拇笮。?2 2離子在分開偏轉(zhuǎn)電場時離子在分開偏轉(zhuǎn)電場時 的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。的正切值。 l+ + + + + +- - - - - -u1u1dv0v0求：求：解：解： l+ + + + + +- - - - - -q-qv0v

10、0F Fu1u1vyvyv0v0由動能定理得到由動能定理得到20121mvqU 即即=v0v0mqU121 1離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間、加速度、速度的大小離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間、加速度、速度的大小t=0vL=12qUmL加速度加速度a=mFmdqU2 速度的大小速度的大小vyvy=atmdqU2 12qumL122mUqdLU v v220yvv 1222221224UmdUqLUqd 時間時間2 2離子在分開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。離子在分開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。 l+ + + + + +- - - - - -q-qyv0v0F F u1u1vyvyv

11、0v0橫向偏移量橫向偏移量解：解：221aty mdqU2 a12qUmLt = 122.qUmL1224dUUL mdqU2 速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：tan 0vvy=122mUqdLU 12qUm122dUUL v0v0m2qu1=vyvy122muqdLu偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場和帶電粒子和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場思索題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過思索題：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

12、開場加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里同一加速電場由靜止開場加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在經(jīng)過加速電場時獲得的動能能否一樣？經(jīng)過偏偏轉(zhuǎn)，在經(jīng)過加速電場時獲得的動能能否一樣？經(jīng)過偏 轉(zhuǎn)電場時，它們能否會分為三股？請闡明理由。轉(zhuǎn)電場時，它們能否會分為三股？請闡明理由。答案：經(jīng)過加速電場時獲得的動能答案：經(jīng)過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓一樣，加速電壓一樣，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。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)電場決議，所以粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決議，所以三種粒子不能夠分開為三股。三種粒子不能夠分開為三股。他答對了嗎？他答對了嗎？3 3 示波管的原理示波管的原理示波器課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速一