11.10.26高三物理《带电粒子在电场中的运动》(课件)

2q
【延伸思考】 延伸思考】 将题中图转180°, 变为图所示 ° 变为图所示, 将题中图转 结果为多少? 结果为多少
v0 h A H B
【延伸思考】 延伸思考】 将题中图转180°, 变为图所示 ° 变为图所示, 将题中图转 结果为多少? 结果为多少
v0 H B h A
m v + 2g(H + h)] [ 2q
A h B 补充1. 如图, 补充 如图 水平放 v0 H 置的A、 两平行板 置的 、B两平行板 相距h, 上板A带正电 现有质量为m、 带正电. 相距 上板 带正电 现有质量为 、电 荷量为+q的小球在 板下方距离为H处 的小球在B板下方距离为 荷量为 的小球在 板下方距离为 处, 以初速度v 竖直向上从B板小孔进入板间 以初速度 0竖直向上从 板小孔进入板间 电场, 欲使小球刚好打到A板 、 间电 电场 欲使小球刚好打到 板, A、B间电 势差U 应为多大? 势差 AB应为多大
2 0
如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与 如图所示， 为平行金属板，两板相距为d 电源两极相连，两板的中央各有一小孔M N.今有一带 电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N.今有一带 电质点， 板上方相距为d 电质点，自A板上方相距为d的P点由静 止自由下落(P (P、 在同一竖直线上) 止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)， v0 h 空气阻力忽略不计， 空气阻力忽略不计，到达 N孔时速度恰好为零，然后 孔时速度恰好为零， A 沿原路返回若保持两极 d 板间的电压不变， 板间的电压不变，则( ) B A.把 板向上平移一小段距离， A.把A板向上平移一小段距离， 质点自P 质点自P点自由下落后仍能返回 B.把A板向下平移一小段距离，质点自P B.把 板向下平移一小段距离，质点自P 点自由下落后将穿过N 点自由下落后将穿过N孔继续下落 C.把 板向上平移一小段距离，质点自P C.把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍 能返回 D.把 板向下平移一小段距离，质点自P D.把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将 穿过N孔继续下落 穿过N
-
考点二 带电粒子在电场中的运动问题分析
湖南长郡卫星远程学校
制作 11
2011年下学期
考点二 带电粒子在电场中的运动问题分析 典例启迪] [典例启迪]
[例2] (2011·青岛模拟 如图 例 青岛模拟)如图 青岛模拟 6－3－9所示，真空中水平放 － － 所示 所示， 置的两个相同极板Y和 长 置的两个相同极板 和Y′长 为L，相距 ，足够大的竖直 ，相距d， 屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转 屏与两板右侧相距 在两板间加上可调偏转 电压U，一束质量为 、带电量为＋ 的粒子 电压 ，一束质量为m、带电量为＋q的粒子 (不计重力 从两板左侧中点 以初速度 0沿水 不计重力)从两板左侧中点 以初速度v 不计重力 从两板左侧中点A以初速度 平方向射入电场且能穿出． 平方向射入电场且能穿出．
设粒子带电荷量为q, 质量为m, 设粒子带电荷量为 质量为 两平行金属 板间的电压为U, 板长为L, 板间距离为d. 板间的电压为 板长为 板间距离为 U qE qU L 则: E = ， = a t = ，= d m m d v0 2 2 U偏L 1 2 UqL 侧移量 y = at = = 2 2 2mdv0 4dU加
(
)
[题组突破] 题组突破]
4．如图6－3－10所示，一价氢离 ．如图 － － 所示 所示， 1 H)和二价氦离子 2 He)的 和二价氦离子( 子( 和二价氦离子 的 1 4 混合体， 混合体，经同一加速电场加速 垂直射入同一偏转电场中， 后，垂直射入同一偏转电场中， 偏转后，打在同一荧光屏上， 偏转后，打在同一荧光屏上， 则它们 A．同时到达屏上同一点 ． B．先后到达屏上同一点： ． C．同时到达屏上不同点速度 末速度: 4. 运行时间 运行时间:
q d
U
+
-
d q
1. 电场力 电场力: 2. 加速度: 加速度
+
U
-
3. 末速度 末速度:
U F = qE = q d F qU a= = m dm 2qU v= m
q d
U
2m 4. 运行时间 t = d 运行时间: qU
+
-
如果是非匀强电场, 如果是非匀强电场,上 述结论还成立吗? 述结论还成立吗?
一、带电粒子在电场中的直线运动
(1)运动状态的分析: 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(减 速直线运动 速直线运动. 一直线上 做匀加 减)速直线运动
(2)用功能观点分析: 电场力对带 电粒子做的功等于带电粒子动能的增量. 电粒子做的功等于带电粒子动能的增量
试身手 夯基础
4. 如图 －3－3所示，在A板附近有 如图6－ － 所示 所示， 板附近有 一电子由静止开始向B板运动 板运动， 一电子由静止开始向 板运动，则关 于电子到达B板时的速率 板时的速率， 于电子到达 板时的速率，下列解释 ( ) 正确的是 A．两板间距越大，运动时间就 ．两板间距越大， 越长， 越长，则获得的速率越大 B．两板间距越小，加速度就越大，则获得 ．两板间距越小，加速度就越大， 的速率越大 C．与两板间的距离无关，仅与加速电压 ．与两板间的距离无关，仅与加速电压U 有关 D．以上解释都不正确 ．
B．1∶2 ． ∶ D．1∶4 ． ∶
1 5．如图 －3－4所示，质子 H) 所示， ．如图6－ － 所示 质子( 1 4 和α粒子 He)以相同的初动 粒子( 以相同的初动 粒子 2 能垂直射入偏转电场(粒子不 能垂直射入偏转电场 粒子不 计重力)， 计重力 ，则这两个粒子射出 电场时的侧位移y之比为 电场时的侧位移 之比为( B ) 之比为 A．1∶1 ． ∶ C．2∶1 ． ∶ B．1∶2 ． ∶ D．1∶4 ． ∶
装置处在真空中，电子重力可忽略， 装置处在真空中，电子重力可忽略，电 子能射出平行板区．偏转电场中，若单 子能射出平行板区．偏转电场中， 板区 位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的 灵敏度， 灵敏度，请通过计算说明提高示波管的 灵敏度的办法． 灵敏度的办法．
答案：增大 ，减小U 减小d 答案：增大L，减小 1，减小
A h B 补充1. 如图, 补充 如图 水平放 v0 H 置的A、 两平行板 置的 、B两平行板 相距h, 上板A带正电 现有质量为m、 带正电. 相距 上板 带正电 现有质量为 、电 荷量为+q的小球在 板下方距离为H处 的小球在B板下方距离为 荷量为 的小球在 板下方距离为 处, 以初速度v 竖直向上从B板小孔进入板间 以初速度 0竖直向上从 板小孔进入板间 电场, 欲使小球刚好打到A板 、 间电 电场 欲使小球刚好打到 板, A、B间电 势差U 应为多大? m v02 − 2g(H + h)] 势差 AB应为多大 [
试身手 夯基础
4. 如图 －3－3所示，在A板附近有 如图6－ － 所示 所示， 板附近有 一电子由静止开始向B板运动 板运动， 一电子由静止开始向 板运动，则关 于电子到达B板时的速率 板时的速率， 于电子到达 板时的速率，下列解释 (C ) 正确的是 A．两板间距越大，运动时间就 ．两板间距越大， 越长， 越长，则获得的速率越大 B．两板间距越小，加速度就越大，则获得 ．两板间距越小，加速度就越大， 的速率越大 C．与两板间的距离无关，仅与加速电压 ．与两板间的距离无关，仅与加速电压U 有关 D．以上解释都不正确 ．
(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延 证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延 长线交于两板间的中心O点 长线交于两板间的中心 点； (2)求两板间所加偏转电压 的范围； 求两板间所加偏转电压U的范围 求两板间所加偏转电压 的范围； (3)求粒子可能到达屏上区域的长度． 求粒子可能到达屏上区域的长度． 求粒子可能到达屏上区域的长度
③两类研究对象: 两类研究对象 1)基本粒子 如电子、质子、离子、 基本粒子, 如电子、质子、离子、 基本粒子
α粒子等 除有特殊说明或有明确暗示外 粒子等, 除有特殊说明或有明确暗示外,
其重力一般可忽略, 但不能忽略质量. 其重力一般可忽略 但不能忽略质量 2)宏观带电物体 如小球、液滴、油 宏观带电物体, 如小球、液滴、 宏观带电物体 滴、尘埃、质点等除有特殊说明或有明 尘埃、 确暗示外, 其重力一般不能忽略. 确暗示外 其重力一般不能忽略
[解析 (1)设粒子在运动过程中的加速度 解析] 解析 设粒子在运动过程中的加速度 大小为a，离开偏转电场时偏转距离为 ， 大小为 ，离开偏转电场时偏转距离为y， 沿电场方向的速度为v 偏转角为θ， 沿电场方向的速度为 y，偏转角为 ，其反 向延长线通过O点 向延长线通过 点，O点与板右端的水平距 点与板右端的水平距 离为x， 离为x，则有
推 论:
1. 出射速度的反向延长线与入射 速度线的交点O正好是 的中点 速度线的交点 正好是AB的中点 正好是 的中点.
Y -q,m v φ O y B
+
A v0 dU
Y'
-
2. 不同粒子静止开始经同一电场加 再经同一电场偏转, 路径相同. 速, 再经同一电场偏转 路径相同
+
-q,m
U2
-
U1
+
6．现代科学实验中常用的 ． 一种电子仪器叫示波器， 一种电子仪器叫示波器， 它的核心部件是示波管， 它的核心部件是示波管， 其工作原理如图 － － 其工作原理如图6－3－5 如图 所示，电荷量大小为e的 所示，电荷量大小为 的 电子在电势差为U 电子在电势差为 1的加速电场中由静止开始 运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板 运动，然后射入电势差为 间的偏转电场中，入射方向跟极板平行， 间的偏转电场中，入射方向跟极板平行，偏 转电场的极板间距离为d，板长为L，整个 转电场的极板间距离为 ，板长为 ，