帶電粒子電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)重點(diǎn)：1.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速問題。 2.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題。難點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)綜合問題。1合力恒定：做勻變速運(yùn)動(dòng)。合力變化：做非勻變運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)：做直線、曲線運(yùn)動(dòng)條件？2演練、達(dá)標(biāo)131.關(guān)于帶電粒子(不計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是( )A.一定是勻變速運(yùn)動(dòng)B.不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)C.一定做曲線運(yùn)動(dòng)D.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，不可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【解析】選A。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受恒定合外力(電場(chǎng)力)作用，一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，初速度與合外力共線時(shí)，做直線運(yùn)動(dòng)，不共線時(shí)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。4一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加、

2、減速問題二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)綜合問題四、帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)題型5一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加、減速問題在勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可通過牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行討論1.用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)2.用功和能的觀點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理，在任意電場(chǎng)中可通過式求解演練767.(9分)一個(gè)電子以4.0107 m/s的初速度沿電場(chǎng)線方向射入電場(chǎng)強(qiáng)度為2.5104 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，問： 這個(gè)電子在電場(chǎng)中能前進(jìn)多遠(yuǎn)？ 用的時(shí)間是多少？ 這段距離上的電勢(shì)差是多少？ (電子質(zhì)量m0.9110-30 kg)7練習(xí)： 在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有A、B兩

3、點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放，則到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？QAB運(yùn)動(dòng)為變加速運(yùn)動(dòng),不可能通過力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系求解. 因此用能量的觀點(diǎn)入手由動(dòng)能定理求解此題.解：質(zhì)子和粒子從A到B運(yùn)動(dòng)過程中，分別應(yīng)用動(dòng)能定理得8【變式訓(xùn)練1】一質(zhì)量為m，電量為-q的微觀粒子(不計(jì)重力)，以初速度v，從A板垂直離開板面，當(dāng)A、B兩板間電壓為U時(shí)，粒子剛好能夠到達(dá)B板。如果要使粒子運(yùn)動(dòng)到A、B板中點(diǎn)時(shí)立即返回，可采用的方法是( )A.使初速度v減半B.使板間電壓加倍C.使板間電壓增為原來的4倍D.使初速度和板間電壓都加倍9【解析】選B。對(duì)帶電粒子用動(dòng)能定理： 可得當(dāng)初速度v減半或板間電壓變?yōu)樵瓉淼?/p>

4、4倍時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)到距A板 AB時(shí)就返回了，A、C錯(cuò)；當(dāng)初速度和電壓都加倍時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)距離變?yōu)樵瓉?倍，D錯(cuò)；當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，距離變?yōu)樵瓉淼?，B正確。10二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子,在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)是類平拋問題,與重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)處理方式相似,也就是“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”法.達(dá)標(biāo)3、5;演練8UL+-Y dY v0 q113.一電子以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)減小兩板間的電壓，則電子穿越兩平行板所需的時(shí)間( )A.隨電壓的減小而減小B.隨電壓的減小而增大C.與電壓無(wú)關(guān)D.隨兩板間距離的增大而減小【解析】選C。因粒子在水

5、平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，極板長(zhǎng)度和粒子初速度都未變化，故由 知C選項(xiàng)正確。UL+-Y dY v0 q12【想一想】大量帶電粒子，質(zhì)量不同，帶電量相同，以相同的速度垂直電場(chǎng)進(jìn)入并穿過同一個(gè)電容器，它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同嗎？運(yùn)動(dòng)軌跡相同嗎？提示：在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng),由l=v0t知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。不同粒子在沿初速度方向上運(yùn)動(dòng)情況相同，在垂直初速度方向上運(yùn)動(dòng)情況不同，故它們的運(yùn)動(dòng)軌跡不同。 135.如圖所示，一電子原具有Ek的動(dòng)能。從A點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，當(dāng)從B點(diǎn)飛出電場(chǎng)時(shí)，速度方向跟電場(chǎng)強(qiáng)度方向成150角。已知電子電量為e，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。 求電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離。14【解析】由題意知電子

6、在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向=60，故電子在B點(diǎn)處的速度大小而根據(jù)動(dòng)能定理由以上關(guān)系式得偏轉(zhuǎn)距離答案：15【特別提醒】(1)對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析，運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析、做功情況分析是選擇規(guī)律進(jìn)行解題的關(guān)鍵。(2)選擇解題的方法時(shí)優(yōu)先從功能關(guān)系角度考慮，因?yàn)閼?yīng)用功能關(guān)系列式簡(jiǎn)單、方便、不易出錯(cuò)。16三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)綜合問題帶電粒子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量 均與帶電粒子的質(zhì)量和電量無(wú)關(guān).只要電性相同的帶電粒子,在電場(chǎng)中留下的軌跡相同,所以無(wú)法將電性相同的粒子分開.課本39頁(yè)4、5EU1Lv0vvy17四、帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

7、由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力與重力都是恒力,因此其處理方法有以下: 2。“正交分解法”. 1?！暗刃Хā?演練、達(dá)標(biāo)4184.(2012瑞安高二檢測(cè))如圖，一個(gè)帶正電的小球從一定的高度下落一段距離后以一定的初速度垂直進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，下列四個(gè)選項(xiàng)中能正確描述粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的是( )194.如圖所示，細(xì)繩拴一帶負(fù)電的小球，球處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則( )A.小球不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)繩的張力一定最小C.小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)，球的線速度一定最大D.小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)，電勢(shì)能一定最大“等效重力法”.將重力和電場(chǎng)力進(jìn)行合

8、成,則其等效于“重力”, a=F合m,等效于“重力加速度”.F合的方向等效于“重力”的方向即重力場(chǎng)中的豎直向下的方向。20課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)作業(yè)：21設(shè)偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)為l=1.6cm, 兩板間的距離為d=0.50cm,偏轉(zhuǎn)板的右端距屏L=3.2cm,若帶粒子的質(zhì)量為1.6X10-10kg,以20m/s的初速度垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是8.0X103V,若帶電粒子打到屏上的點(diǎn)距原射入方向的距離是

9、2.0cm,求這帶電粒子所帶電荷量(不計(jì)空氣阻力和重力).V02.0cmylL偏轉(zhuǎn)勻速直線運(yùn)動(dòng)V1l/222YYXX-+-+-若金屬平行板水平放置,電子將在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)若金屬平行板豎直放置,電子將在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電極的不同放置方式23四、示波器 1、作用：觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況2、組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX24電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX1.如果在電極XX之間不加電壓,但在YY之間加不變的電壓,使Y的電勢(shì)比Y高(有時(shí)說這種情況是”Y正、Y負(fù)”),電子束運(yùn)動(dòng)過程中受哪個(gè)方向的力?電子將打在熒光屏的

10、什么位置?25電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX1.如果在YY 之間不加電壓,而在XX之間加不變的電壓, (X正、X負(fù)), 電子將打在熒光屏的什么位置?26電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX2.如果在XX 之間不加電壓,而在YY之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時(shí)間變化，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uyt27電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX3.如果YY之間的電壓仍然如圖所示，而在XX 之間加不變的電壓(X正、X負(fù)”), 在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uxt28電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX3.如果YY之間的電壓仍然如圖所示，而在XX 之間加不變的電壓(X負(fù)、X正), 在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？Uyt29電子槍偏轉(zhuǎn)電