10.5帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（第2課時(shí)偏轉(zhuǎn)）課件-高二上學(xué)期物理人教版

10.5第2課時(shí)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)水平方向重力勻速直線運(yùn)動(dòng)自由落體vy

三.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1.問(wèn)題提出如圖，一帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向以初速度v0射入電場(chǎng)，若不計(jì)粒子的重力，帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？1.受力分析：僅受豎直向下的電場(chǎng)力做類平拋運(yùn)動(dòng)2.運(yùn)動(dòng)分析：qmLd----------+++++++++U+垂直電場(chǎng)方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)Fv0ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角偏移量類平拋(一)、偏移量（二）、偏轉(zhuǎn)角【例1】如圖10.5-2，兩相同極板A與B的長(zhǎng)度l為6.0cm，相距d為2cm，極板間的電壓U為200V。一個(gè)電子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)中，射入時(shí)的速度v0為3.0×107m/s。把兩板間的電場(chǎng)看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，求電子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度θ。v0

Ld++++++-------qθvyF1.偏移距離2.偏轉(zhuǎn)角U

帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.設(shè)帶電粒子的電荷量為－q、質(zhì)量為m(不計(jì)重力)，平行板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距離為d，電勢(shì)差為U.(2)若粒子不能穿出極板，怎樣求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間？交流討論（1）.飛行時(shí)間：（2）.加速度：（3）.豎直分速度：（4）.豎直分位移：（5）.速度偏轉(zhuǎn)角：2.類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.初速度相同的帶電粒子，無(wú)論m、q是否相同，只要q/m相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的U、L、d一定：2.初動(dòng)能相同的帶電粒子，只要q相同，無(wú)論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ都相同。(即軌跡重合)2.類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律

三.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

4.分析粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題也可以利用動(dòng)能定理，即qEy＝ΔEk，其中y為粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)力方向的偏移量.帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)(偏轉(zhuǎn))【推論】帶電粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),其瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線過(guò)水平位移的中點(diǎn)。試證明：帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)就好象是從初速度所在直線的中點(diǎn)沿直線離開(kāi)電場(chǎng)的。練習(xí)：質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初速度垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為

，側(cè)移之比為

。2:12:1與比荷成正比與比荷成正比小試牛刀

【例2】

（多選）如圖，質(zhì)量相同的帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，P從平行板間正中央射入，Q從下極板邊緣處射入，它們都打到上極板同一點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，則(

)A.它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同B.它們運(yùn)動(dòng)的加速度不相等C.它們所帶的電荷量相同D.靜電力對(duì)它們做負(fù)功AB帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的臨介情況討論【例3】質(zhì)量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中央沿水平方向飛入板間，如圖所示。已知板長(zhǎng)L＝10cm，間距d＝2cm，當(dāng)AB間電壓在什么范圍內(nèi)時(shí)，此帶電粒子能從板間飛出？v0+++++-----對(duì)偏轉(zhuǎn)過(guò)程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：對(duì)偏轉(zhuǎn)過(guò)程由側(cè)移公式：U≤160V【例4】質(zhì)量為5×10-6kg的帶電粒子以2m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中央沿水平方向飛入板間，已知板長(zhǎng)10cm，間距d＝2cm，當(dāng)UAB為1000V時(shí)，帶電粒子恰好沿直線穿過(guò)板間，則帶電粒子能從板間飛出,求AB間所加電壓的范圍。AB++++----200V<UAB<1800V

四.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)ABU1E+F----------+++++++++U2+vyθyvv0v0加速偏轉(zhuǎn)與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)dl【例6】如圖所示，一帶電粒子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，又沿著平行于板面的方向從O點(diǎn)垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，已知加速電場(chǎng)的電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為U，極板長(zhǎng)度為l，極板間距為d，帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，求：(1)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ；(2)粒子沿加速電場(chǎng)方向的偏移距離y。U0Uld（2）粒子在靜電力方向上的偏移距離為拓展1：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，它們是否會(huì)分離為三股粒子束？-ABLd++++++------U2類平拋運(yùn)動(dòng)末速度反向延長(zhǎng)線交于水平位移的中點(diǎn)。yvv0vyθy和tanθ與q、m無(wú)關(guān)，故不同的粒子經(jīng)過(guò)相同的加速電場(chǎng)和相同的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)軌跡相同?！就卣?】

先加速

后偏轉(zhuǎn)推論：速度反向延長(zhǎng)線交于水平位移中點(diǎn)θl/2拓展2若在偏轉(zhuǎn)極板右側(cè)有一熒光屏，極板的右端與熒光屏的距離為X，如圖所示，求粒子打在熒光屏上的位置P與熒光屏中心O′點(diǎn)之間的距離Y。dL/2yv0-qvv0v⊥θθ++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1PO′dL/2yv0-qvv0vyθθ++++++-----LYXU2熒光屏光斑U1方法一：方法三：方法二：方法四：【拓展2】

先加速

后偏轉(zhuǎn)

再勻速試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離y1y2l1l2直線加速場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)場(chǎng)、熒光屏組合的偏移量（1）動(dòng)力學(xué)分析①加速場(chǎng)中：作靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

②偏轉(zhuǎn)場(chǎng)中：沿v0方向:作勻速直線；

沿電場(chǎng)方向:勻加速直線。

③偏轉(zhuǎn)場(chǎng)和熒光屏之間：沿偏轉(zhuǎn)角方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)，反向延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)

偏轉(zhuǎn)場(chǎng)中心軸線的中點(diǎn)。（2）熒光屏上的偏移量四、加速電場(chǎng)+偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)+光屏推論：速度反向延長(zhǎng)線交于水平位移中點(diǎn)θl/2試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離y1y2l1l2例:電荷量為－e、質(zhì)量為m的電子經(jīng)電壓U1的電場(chǎng)加速，從兩極板中點(diǎn)垂直進(jìn)入平行板電容器中，兩極板間的電勢(shì)差為U2，兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，間距為d.電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打在距極板為L(zhǎng)2的熒光屏上的P點(diǎn).求：(1)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0(2)電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線的偏移量y(3)P點(diǎn)偏離熒光屏中央O的距離Y.

規(guī)律總結(jié)推論1：如圖所示，粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，其速度的反向延長(zhǎng)線與初速度方向交于一點(diǎn)，此點(diǎn)平分沿初速度方向的位移。推論3：初