帶電粒子在電場中的運動課件

引入

學(xué)習(xí)運用電場強度、電場力等概念研究帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度、位移等物理量的變化;

學(xué)習(xí)運用電勢差、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運動時的能量的轉(zhuǎn)化.引入學(xué)習(xí)運用電場強度、電場力等概念研究帶電粒子在電場1

帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動2帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用?通常要受到重力和電場力新授帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力新授3

一個電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,電荷量e=1.6×10-19C，當(dāng)它位于E=5×104V/m的電場中時:受到的重力G為多大？受到的電場力F為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

電子、質(zhì)子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量一個電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,4&帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定.1、基本粒子：如電子、質(zhì)子、離子等.帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，一般都不考慮重力(有說明或暗示除外).2、宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等.一般都考慮重力(有說明或暗示除外).帶電體一般可分為兩類：&帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定.1、5帶電粒子在電場中的曲線運動1、如圖所示，圖中實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，若帶電粒子在運動過程中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可以作出正確判斷的是(

)A．帶電粒子所帶電荷的正、負B．帶電粒子在a、b兩點的受力方向C．帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大D．帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大BCD帶電粒子在電場中的曲線運動1、如圖所示，圖中實線是一簇未標(biāo)明62．如圖所示，虛線是兩個等量點電荷所產(chǎn)生的靜電場中的一簇等勢線，一不計重力的帶電粒子從a點射入電場后沿圖中的實線運動，b點是其運動軌跡上的另一點，則下列判斷正確的是(

)A．由a到b的過程中電場力對帶電粒子做正功B．由a到b的過程中帶電粒子的動能減小C．若粒子帶正電，兩等量點電荷均帶正電

D．若粒子帶負電，a點電勢高于b點電勢A2．如圖所示，虛線是兩個等量點電荷所產(chǎn)生的靜電場中的一簇等勢7帶電粒子在電場中的直線線運動1、如圖所示，a、b是豎直方向上同一電場線上的兩點，一帶負電的質(zhì)點在a點由靜止釋放，到達b點時速度最大，則(

)A．a(chǎn)點電勢高于b點電勢

B．a(chǎn)點的場強大于b點的場強C．質(zhì)點從a點運動到b點的過程中電勢能增加D．質(zhì)點在a點受到的電場力小于在b點受到的電場力BD帶電粒子在電場中的直線線運動1、如圖所示，a、b是豎直方向上812．如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點以v0＝4m/s的初速度水平拋出，之后小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間，沿直線運動碰到N板上的B點．已知A點距兩板上端的高度h＝0.2m，不計空氣阻力，g取10m/s2，求：(1)M、N兩板間的距離d；(2)小球到達B點時的動能Ek.12．如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差9帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場

使帶電粒子加速偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場加速偏轉(zhuǎn)10++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?1、加速直線運動++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV=111、動力學(xué)觀點：

ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運動學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強電場一、帶電粒子的加速電場力:F=qE1、動力學(xué)觀點：ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運動學(xué)公122、能量觀點：

ABUdE+v由動能定理：適用于任何電場一、帶電粒子的加速電場力做功:W=qU速度v與電勢差U、比荷q/m的平方根成正比與距離d無關(guān)初速度不為零呢？用動能定理解題簡便2、能量觀點：ABUdE+v由動能定理：適用于一、帶電粒子13U+-qd

電場力:

加速度:

末速度:一、帶電粒子的加速小結(jié)1、動力學(xué)觀點：

運行時間:2、能量觀點：

電場力做功:W=qUU+-qd電場力:加速度:末速度:一、帶電粒子的14解:根據(jù)動能定理得:

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。解:根據(jù)動能定理得:例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在151、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A．質(zhì)子11H．B.氘核12H．C.α粒子24He．D.鈉離子（Na+）

例與練與電量成正比與比荷平方根成正比CA1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動能162、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子到達N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍

例與練MNdv與電壓平方根成正比B2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量17用運動學(xué)的知識和牛頓定律求解3、如圖所示的電場中有A、B兩點，A、B的電勢差UAB＝100V，一個質(zhì)量為m=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A點運動到B點，求粒子到達B點時的速率。（不計粒子重力）例與練A-v0B用運動學(xué)的知識和牛頓定律求解3、如圖所示的電場中有A、B兩點184、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在A板的缺口的正上方距離為h的P處，有一靜止的、質(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴由靜止開始自由落下，若要使液滴不落在B板上，兩板間的電壓U至少為多大？兩板間場強E至少為多大？例與練mgmgqE對全過程由動能定理：4、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在19一物體做平拋運動，拋出后1s末的速度方向與水平方向間的夾角為45°，求2s末物體的速度大小和位移的大小。(g=10m/s2)復(fù)習(xí)與提高一物體做平拋運動，拋出后1s末的速度方向與水平方向間的夾角為20

帶電粒子做類似平拋運動。（1）在沿平行板面方向（垂直電場強度方向，x軸）做

勻速直線運動。（2）在垂直板面方向（沿電場強度方向，y軸）做初速度為零的勻加速直線運動。

帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向射入電場。FX軸y軸2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子做類似平拋運動。帶電粒子以垂直勻強21動能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動力學(xué)基本公式：FX軸y軸ABU,m,動能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動力學(xué)基本公式：F22該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同時性，在x軸：FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同23該粒子射出電場時偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時性，在x軸：偏轉(zhuǎn)角度FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時性，在x軸：偏24例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出,又垂直進入平行金屬板間的電場,在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離.現(xiàn)使U1加倍,要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化,應(yīng)該（）A.使U2加倍B.使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C.使U2變?yōu)樵瓉淼谋禗.使U2變?yōu)樵瓉淼?／2倍·U1U2POA要使電子的軌跡不變,則應(yīng)使電子進入偏轉(zhuǎn)電場后,任一水平位移x所對應(yīng)的側(cè)移距離y不變.①②解：電子先經(jīng)加速電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運動.聯(lián)立①②兩式可得電子的偏移量③由此選項A正確．例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出25例2．電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動,然后射入電勢差為U2的兩塊平行板間的勻強電場中,在滿足電子射出平行板區(qū)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角Φ變大的是（）·U1U2eA.U1變大,U2變大B.U1變小,U2變大 C.U1變大,U2變小D.U1變小,U2變小B解：電子先經(jīng)加速電場加速①后進入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運動.電子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角②聯(lián)立①②兩式得③故選項B正確．平拋運動不是分解速度，就是分解位移。例2．電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動,然后射入26例3．一束電子流在經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長L＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？dv0·UL解：電子在加速電場中加速過程中①②電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動過程中聯(lián)立①②兩式可得兩個極板上所加電壓的最大值瞬時速度是聯(lián)系兩個過程的橋梁。例3．一束電子流在經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后，在距兩27例4．一根粗細均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置于豎直向上的勻強電場中，場強為E，桿上套著一個質(zhì)量為m、電量為-q的小球，小球在桿上滑動時受到的摩擦力為f，小球在高出水平面h的A處以初速度v0豎直向上彈出，設(shè)豎直桿足夠長，小球與水平面碰撞時無能量損失，小球與桿、水平面絕緣.求小球向上的最大位移X以及最大的路程s。AEV0h解⑴小球受重力、摩擦力和電場力作用向上做勻減速直線運動，根據(jù)動能定理⑵小球最終停在水平面上，在整個過程中，根據(jù)動能定理小球向上運動的最大位移所以小球運動的最大路程例4．一根粗細均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置于豎直向上的28經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe學(xué)習(xí)總結(jié)經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量學(xué)29結(jié)束語當(dāng)你盡了自己的最大努力時，失敗也是偉大的，所以不要放棄，堅持就是正確的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd演講人：XXXXXX

時間：XX年XX月XX日

結(jié)束語30引入

學(xué)習(xí)運用電場強度、電場力等概念研究帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度、位移等物理量的變化;

學(xué)習(xí)運用電勢差、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運動時的能量的轉(zhuǎn)化.引入學(xué)習(xí)運用電場強度、電場力等概念研究帶電粒子在電場31

帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動32帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用?通常要受到重力和電場力新授帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力新授33

一個電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,電荷量e=1.6×10-19C，當(dāng)它位于E=5×104V/m的電場中時:受到的重力G為多大？受到的電場力F為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

電子、質(zhì)子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量一個電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,34&帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定.1、基本粒子：如電子、質(zhì)子、離子等.帶電粒子所受重力一般遠小于電場力，一般都不考慮重力(有說明或暗示除外).2、宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等.一般都考慮重力(有說明或暗示除外).帶電體一般可分為兩類：&帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定.1、35帶電粒子在電場中的曲線運動1、如圖所示，圖中實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，若帶電粒子在運動過程中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可以作出正確判斷的是(

)A．帶電粒子所帶電荷的正、負B．帶電粒子在a、b兩點的受力方向C．帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大D．帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大BCD帶電粒子在電場中的曲線運動1、如圖所示，圖中實線是一簇未標(biāo)明362．如圖所示，虛線是兩個等量點電荷所產(chǎn)生的靜電場中的一簇等勢線，一不計重力的帶電粒子從a點射入電場后沿圖中的實線運動，b點是其運動軌跡上的另一點，則下列判斷正確的是(

)A．由a到b的過程中電場力對帶電粒子做正功B．由a到b的過程中帶電粒子的動能減小C．若粒子帶正電，兩等量點電荷均帶正電

D．若粒子帶負電，a點電勢高于b點電勢A2．如圖所示，虛線是兩個等量點電荷所產(chǎn)生的靜電場中的一簇等勢37帶電粒子在電場中的直線線運動1、如圖所示，a、b是豎直方向上同一電場線上的兩點，一帶負電的質(zhì)點在a點由靜止釋放，到達b點時速度最大，則(

)A．a(chǎn)點電勢高于b點電勢

B．a(chǎn)點的場強大于b點的場強C．質(zhì)點從a點運動到b點的過程中電勢能增加D．質(zhì)點在a點受到的電場力小于在b點受到的電場力BD帶電粒子在電場中的直線線運動1、如圖所示，a、b是豎直方向上3812．如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點以v0＝4m/s的初速度水平拋出，之后小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間，沿直線運動碰到N板上的B點．已知A點距兩板上端的高度h＝0.2m，不計空氣阻力，g取10m/s2，求：(1)M、N兩板間的距離d；(2)小球到達B點時的動能Ek.12．如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差39帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場

使帶電粒子加速偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場加速偏轉(zhuǎn)40++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?1、加速直線運動++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV=411、動力學(xué)觀點：

ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運動學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強電場一、帶電粒子的加速電場力:F=qE1、動力學(xué)觀點：ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運動學(xué)公422、能量觀點：

ABUdE+v由動能定理：適用于任何電場一、帶電粒子的加速電場力做功:W=qU速度v與電勢差U、比荷q/m的平方根成正比與距離d無關(guān)初速度不為零呢？用動能定理解題簡便2、能量觀點：ABUdE+v由動能定理：適用于一、帶電粒子43U+-qd

電場力:

加速度:

末速度:一、帶電粒子的加速小結(jié)1、動力學(xué)觀點：

運行時間:2、能量觀點：

電場力做功:W=qUU+-qd電場力:加速度:末速度:一、帶電粒子的44解:根據(jù)動能定理得:

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。解:根據(jù)動能定理得:例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在451、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A．質(zhì)子11H．B.氘核12H．C.α粒子24He．D.鈉離子（Na+）

例與練與電量成正比與比荷平方根成正比CA1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動能462、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子到達N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍

例與練MNdv與電壓平方根成正比B2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量47用運動學(xué)的知識和牛頓定律求解3、如圖所示的電場中有A、B兩點，A、B的電勢差UAB＝100V，一個質(zhì)量為m=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A點運動到B點，求粒子到達B點時的速率。（不計粒子重力）例與練A-v0B用運動學(xué)的知識和牛頓定律求解3、如圖所示的電場中有A、B兩點484、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在A板的缺口的正上方距離為h的P處，有一靜止的、質(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴由靜止開始自由落下，若要使液滴不落在B板上，兩板間的電壓U至少為多大？兩板間場強E至少為多大？例與練mgmgqE對全過程由動能定理：4、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在49一物體做平拋運動，拋出后1s末的速度方向與水平方向間的夾角為45°，求2s末物體的速度大小和位移的大小。(g=10m/s2)復(fù)習(xí)與提高一物體做平拋運動，拋出后1s末的速度方向與水平方向間的夾角為50

帶電粒子做類似平拋運動。（1）在沿平行板面方向（垂直電場強度方向，x軸）做

勻速直線運動。（2）在垂直板面方向（沿電場強度方向，y軸）做初速度為零的勻加速直線運動。

帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向射入電場。FX軸y軸2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子做類似平拋運動。帶電粒子以垂直勻強51動能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動力學(xué)基本公式：FX軸y軸ABU,m,動能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動力學(xué)基本公式：F52該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同時性，在x軸：FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y:在y軸：利用同53該粒子射出電場時偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時性，在x軸：偏轉(zhuǎn)角度FX軸y軸U,m,該粒子射出電場時偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時性，在x軸：偏54例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出,又垂直進入平行金屬板間的電場,在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離.現(xiàn)使U1加倍,要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化,應(yīng)該（）A.使U2加倍B.使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C.使U2變?yōu)樵瓉淼谋禗.使U2變?yōu)樵瓉淼?／2倍·U1U2POA要使電子的軌跡不變,則應(yīng)使電子進入偏轉(zhuǎn)電場后,任一水平位移x所對應(yīng)的側(cè)移距離y不變.①②解：電子先經(jīng)加速電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運動.聯(lián)立①②兩式可得電子的偏移量③由此選項A正確．例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出55例2．電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動,然后射入電勢差為U2的兩塊平行板間的勻強電場中,在滿足電子射出平行