带电粒子在匀强电场中的运动课件_新课标选修3-1

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1、新 课 标 选 修 3-1教 学 课 件 一 、 受 力 分 析 3、 某 些 带 电 体 是 否 考 虑 重 力 ， 要 根 据 题 目 暗 示 或 运 动 状 态 来 判 定电 场 中 的 带 电 体 一 般 可 分 为 两 类 ：1、 带 电 的 基 本 粒 子 ： 如 电 子 ， 质 子 ， 正 负 离 子 等 。 这 些 粒 子 所 受 重 力 和 电 场 力 相 比 在 小 得 多 ， 除 非 有 说 明 或 明 确 的 暗 示 以 外 ， 一 般 都 不 考 虑 重 力 。 （ 但 并 不 能 忽 略 质 量 ） 。2、 带 电 微 粒 ： 如 带 电 小 球 、 液 滴 、 尘

2、 埃 等 。 除 非 有 说 明 或 明 确 的 暗 示 以 外 ， 一 般 都 考 虑 重 力 。 (一 )、 带 电 粒 子 (微 粒 )在 电 场 中 的 直 线 加 速 问 题二 、 带 电 粒 子 在 电 场 中 的 运 动 类 型(二 )、 带 电 粒 子 (微 粒 )在 电 场 中 的 偏 转 问 题 + + _UUE加 速匀 速 匀 速+qmV0 V=?(一 )、 带 电 粒 子 在 电 场 中 的 加 速1.加 速 电 场 模 型 2.解 题 方 法 及 思 路 分 析基 本 思 路 ：1.在 匀 强 电 场 中 (1)牛 顿 第 二 定 律 与 运 动 规 律 综 合 处

3、理 (2)动 能 定 理2.在 非 匀 强 电 场 中 应 用 能 量 观 点 分 析 问 题 .* 需 注 意 带 电 粒 子 与 带 电 微 粒 的 区 别 .3.分 析 结 果 : mqUV 2速 度 与 电 势 差 U、 比 荷 有 关 ， 与 距 离 d无 关 例1：已 知 ： U=2500V， 初 速 为 0， 求 ： 电 子 穿 出 时 的 速 度 ？ 30 300.9 10 10 9 10G mg N 19 1525001.6 10 2 100.2F qE N G F带电粒子：质子，电子， 粒子等无特殊说明都不计重力，但要考虑其动能。 例 2:三 块 相 同 的 金 属 平 行

4、 板 A、 B、 D自 上而 下 水 平 放 置 ,间 距 分 别 为 h和 d,如 图 所 示 . A、 B两 板 中 心 开 孔 ,在 A板 的 开 孔 上 搁 有 一金 属 容 器 P且 与 A板 接 触 良 好 ,其 内 盛 有 导电 液 体 .A板 通 过 闭 合 的 电 键 与 电 池 的 正 极相 连 ,B板 与 电 池 的 负 极 相 连 并 接 地 ,电 池提 供 A、 B两 极 板 电 压 为 U0,容 器 P内 的 液 体在 底 部 小 孔 O处 形 成 质 量 为 m,带 电 量 为 q的液 滴 后 自 由 下 落 ,穿 过 B板 的 开 孔 O落 在 D板 上 ,其

5、电 荷 被 D板 吸 咐 ,液 体 随 即 蒸 发 ,接着 容 器 顶 部 又 形 成 相 同 的 液 滴 自 由 下 落 ,如 此 继 续 ,设 整 个 装 置 放 在 真 空 中 .求 :(1)第 一 个 液 滴 到 达 D板 的 速 度 为 多 少 ?(2)D板 最 终 可 达 到 的 电 势 为 多 少 ? POOAB DSU0 hd 分 析 :(1)电 键 闭 合 ,AB组 成 的 电 容 器 两 板 间电 压 不 变 (由 于 C一 定 ,Q也 保 持 不 变 ).在 第 一 滴 液 滴 下 落 至 D过 程 中 ,重 力 、 电 场 力对 对 带 电 液 滴 做 功 ,由 动 能

6、 定 理 得 :由 此 解 得 :(2)设 想 某 一 液 滴 恰 不 能 到 达 D板 ,根 据 动 能定 理 有 :解 得 : 20 21)( mvqUhdmg mqUhdgv 02)(2 0)( 0 qUqUhdmg q dhmgUU )(0 应 用 :直 线 加 速 器粒 子 在 每 个 加 速 电 场 中 的 运 动 时 间 相 等 ， 因 为 交 变 电 压 的变 化 周 期 相 同 1：非匀强电场中, 如何计算？电场力做功，只于始末位置电势差有关2：若带正电粒子以V0负板向正板运动，分析粒子运动情况明确粒子V，a的变化情况思 考 ：3.若 粒 子 以 初 速 度 V0沿 垂 直

7、场 强 方 向 进 入 电 场 ， 离 子 的 运 动 情 况 如 何 ？ d + + + + + +- - - - - - lv0d -q vv0v yS1.粒 子 穿 越 电 场 的 时 间 t=? 2 粒 子 离 开 电 场 的 速 度 V=？ 3 粒 子 离 开 电 场 时 的 偏 角 =？ 4.沿垂直于板面方向偏移的距离=？5S =?(二 )、 带 电 粒 子 在 电 场 中 的 偏 转 22 o1 12 2 Vqu lY a mt d 侧 移 量 :偏 转 角 度 : 2 0tan yx qv u lv d m v 粒子好象是从入射线中点直接射出来的类平抛运动 电 子 枪 荧 光

8、屏偏 转 电 极+- XX、 y、yXX、y、y 亮 斑三 、 示 波 器 的 原 理 课 堂 小 结一 、 带 电 粒 子 的 加 速1、 运 动 状 态 ： 带 电 粒 子 沿 与 电 场 线 平 行 的 方 向 进 入 匀 强 电 场 ，受 到 的 电 场 力 与 运 动 方 向 在 同 一 直 线 上 ， 做 匀 加 （ 或 匀 减 ） 速直 线 运 动 。2、 功 能 关 系 ： 粒 子 动 能 的 变 化 量 等 于 电 场 力 所 做 的 功 。qU = mvt2/2- mv02/2二 、 带 电 粒 子 的 偏 转1、 运 动 状 态 ： 带 电 粒 子 以 速 度 v0垂 直

9、 于 电 场 线 方 向 射 入 匀 强电 场 时 ， 受 到 恒 定 的 与 初 速 度 方 向 垂 直 的 电 场 力 作 用 而 做 匀变 速 曲 线 运 动 。2、 偏 转 问 题 的 处 理 方 法 ： 类 似 于 平 抛 运 动 的 处 理 。沿 初 速 度 方 向 为 匀 速 直 线 运 动运 动 时 间 ： t=L/v 0沿 电 场 力 方 向 为 初 速 度 为 零 的 匀 加 速 直 线 运 动加 速 度 ： a=F/m=qE/m=qu/md P38练习第4题让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为

10、三股？请说明理由。 比较离子在偏转电场的侧移距离y如果 y不相同比较离子是否以相同偏角 射出如果 y 相同如果不相同会分为三股如果 相同不会分为三股会分为三股 例 3： 一 个 初 速 度 为 零 的 电 子 ， 在 场 强 为4.0 103 V/m的 匀 强 电 场 中 被 加 速 ， 求经 过 2.0 10-8 s后 ， 电 子 的 速 度 和 动 能 。(电 子 质 量 为 0.91 10-30kg) 解 ： 电 子 在 匀 强 电 场 中 的 加 速 度 : a=F/m = eE/m 速 度 :v=at= eEt/m = 1.4 107 m/s 动 能 Ek= =8.9 10 -17 J 一 动 能 为 1000eV的 电 子 ， 沿 着 与 电 场 垂直 的 方 向 进 入 匀 强 偏 转 电 场 ， 已 知 偏 转 电极 长 6.0cm， 相 距 离 1cm， 偏 转 电 压4.0V， 求 电 子 离 开 偏 转 电 场 时 的 偏 转 角 度 。 课 堂 练 习