帶電粒子在電場中的運動

1、六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動帶電體帶電體帶電微粒：小球、塵埃、液滴帶電微粒：小球、塵埃、液滴帶電粒子：質(zhì)子、電子、正負(fù)離子、帶電粒子：質(zhì)子、電子、正負(fù)離子、粒子粒子一、一、帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速qUm+_帶電粒子的帶電粒子的加速加速 d d情景情景：如圖所示，在真空中有一對如圖所示，在真空中有一對相距相距d d的平行金屬板，兩板間加的平行金屬板，兩板間加以電壓以電壓U U。正極板處正極板處有一帶正電有一帶正電荷荷q q質(zhì)量為質(zhì)量為m m的的帶電粒子帶電粒子由靜止開由靜止開始加速運動，忽略粒子重力，試始加速運動，忽略粒子重力，試求：求

2、：1.1.帶電粒子的運動性質(zhì)；帶電粒子的運動性質(zhì)； 2. 2.帶電粒子到達負(fù)極板時的帶電粒子到達負(fù)極板時的速度。速度。運動和力觀點運動和力觀點 ：mdqUmqEmFamqUmdqUdadv222由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：由運動學(xué)公式：由運動學(xué)公式：adv202做功和能觀點做功和能觀點 ：動能定理動能定理 ：0kEW221mvqU mqUv2電場力做功：電場力做功：qUW 加速度是連接力與運動的中間變量加速度是連接力與運動的中間變量強調(diào)強調(diào)只涉及了初末狀態(tài)，而沒有考慮中間過程只涉及了初末狀態(tài)，而沒有考慮中間過程強調(diào)強調(diào)探究探究1:帶電粒子的加速帶電粒子的加速六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子

3、在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加的電場加速后，速后，哪種粒子動能最大哪種粒子動能最大 （ ） 哪種粒子速度最大哪種粒子速度最大 （ ） A、質(zhì)子、質(zhì)子 B、電子、電子C、氘核、氘核 D、氦核、氦核 例與練例與練mqUv2qUmvEk221與與電量電量成正比成正比與與比荷平方比荷平方根根成正比成正比六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動如圖所示，如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為板，質(zhì)量為m、電量為、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度的帶電粒子

4、，以極小的初速度由小孔進入電場，當(dāng)由小孔進入電場，當(dāng)M、N間電壓為間電壓為U時，粒子到達時，粒子到達N板板的速度為的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為板的速度為2v ，則下述方法能滿足要求的是（則下述方法能滿足要求的是（ ）A、使、使M、N間電壓增加為間電壓增加為2U B、使、使M、N間電壓增加為間電壓增加為4U C、使、使M、N間電壓不變，距離減半間電壓不變，距離減半 D、使、使M、N間電壓不變，距離加倍間電壓不變，距離加倍 例與練例與練MNUd+mqUv2v與與電壓平方電壓平方根根成正比成正比六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場

5、中的運動二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mdlUqv 真空中水平放置一對平行金屬板，板間距為真空中水平放置一對平行金屬板，板間距為 ，兩極板的長度，兩極板的長度為為 ，兩板間加以電壓，兩板間加以電壓 ，現(xiàn)以帶電量，現(xiàn)以帶電量 為的粒子（不計重力）為的粒子（不計重力）以水平速度以水平速度 射入勻強電場，并從另一側(cè)射出射入勻強電場，并從另一側(cè)射出(如圖如圖),求粒子射出求粒子射出電場時末速度電場時末速度 。 ld- - - - -+ + + + + +Uv0q、m0v

6、結(jié)論：結(jié)論：得出粒子在水平方向上作勻速直線運動，在豎直方向得出粒子在水平方向上作勻速直線運動，在豎直方向上受到恒定電場力作用作初速為零的勻加速直線運動，因此上受到恒定電場力作用作初速為零的勻加速直線運動，因此帶電粒子的偏轉(zhuǎn)可以看成是水平方向上的勻速直線運動和豎帶電粒子的偏轉(zhuǎn)可以看成是水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的勻加速直線運動的合成，這類似于平拋運動。直方向上的勻加速直線運動的合成，這類似于平拋運動。（1）分析帶電粒子的受力情況。）分析帶電粒子的受力情況。（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運動類似，）你認(rèn)為這種情況同哪種運動類似，這種運動的研究方法是什么這種運動的研究方法是什么?（3）你能類比

7、得到帶電粒子在電場中）你能類比得到帶電粒子在電場中運動的研究方法嗎運動的研究方法嗎?創(chuàng)設(shè)情景：創(chuàng)設(shè)情景：六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角側(cè)移側(cè)移深入探究深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為荷量為q，平行板長為，平行板長為L，兩板間距為，兩板間距為d，電勢差為電勢差為U，初速為，初速為v0試求：（試求：（1）帶）帶電粒子在電場中運動的時間電粒子在電場中運動的時間t。（2）粒子運動的加速度。）粒子運動的加速

8、度。（3）粒子受力情況分析。）粒子受力情況分析。（4）粒子在射出電場時豎直方向上的偏）粒子在射出電場時豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。轉(zhuǎn)距離。（5）粒子在離開電場時豎直方向的分速）粒子在離開電場時豎直方向的分速度。度。（6）粒子在離開電場時的速度大小。）粒子在離開電場時的速度大小。（7）粒子在離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度）粒子在離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度 ld- - - - - - - - - - + + + + + + + + + + Uv0q、m水平方向水平方向垂直方向垂直方向0vv水平tvl0atv 221aty mdqUmqEmFa時間t2022221mdvqUlaty與粒子比荷與粒子比荷 q/m 成正比成正

9、比與粒子初速度與粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性 U、l、d 有關(guān)有關(guān)總結(jié)點評：總結(jié)點評：與粒子比荷與粒子比荷 q/m 成正比成正比與粒子初速度與粒子初速度 v0 平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性 U、l、d 有關(guān)有關(guān)dmvqUlvvy200tan六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動例與練例與練dmvqUl20tan偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與比荷成正比比荷成正比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與初動能成反比初動能成反比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與電壓成正比電壓成正比六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動例與

10、練例與練tandmvqUl20dmvqUly2022與與電量電量成正比成正比與與電量電量成正比成正比+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU-qm三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體y六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號電壓信號鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x方向方向偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒

11、子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢比的電勢比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y方方向向向上向上偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢比的電勢比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿

12、Y方方向向向下向下偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢比的電勢比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之之間加間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，電子將高，電子將打在熒光屏的什么位置？打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方方向向向里向里偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電

13、場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理1、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y的電勢比的電勢比Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XX之之間加間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，電子將高，電子將打在熒光屏的什么位置？打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X方方向向向外向外偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓

14、，但在之間不加電壓，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會，在熒光屏上會看到什么圖形？看到什么圖形？0tt1電子沿電子沿Y方向方向向上向上偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理2、如果在電極、如果在電極XX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會，在熒光屏上會看到什么圖形？看到什么圖形？t1tt2電子沿電子沿Y方向方向向下向下偏移偏移六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理

15、3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高高，在熒光屏上會看到什么圖形？在熒光屏上會看到什么圖形？0tt1電子沿電子沿Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？高，在熒光屏上會看到什么圖形？t1tt2電子沿電子沿

16、Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X方向方向向里向里偏偏六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？高，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿電子沿Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X方向方向向外向外偏偏六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動三、示波管的原理三、示波管的原理4、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會看到什么圖形？屏上會看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2六合實驗高中六合實驗高中帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動5、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YY之間加如之間加如圖所示的圖所示的交變電壓交變電壓，同時在，同時在XX之間加如圖之間加如圖所示的所