《带电粒子在电场中的运动》PPT课件
1. 若带正电粒子以v 0 从负板向正板运动，粒子运 动情况如何？
粒子做匀减速直线运动
2. 若粒子以初速度 v0 沿垂直场强方向进入电场， 离子的运动情况如何？
粒子做类平抛运动
二、带电粒子在电场中的偏转
v⊥
v
++++++
类
θ
v0
平d
抛 运
-q
v0
偏转角
θ
x
y
侧移
动
------
l
1. 粒子穿越电场的时间 t 为多少？ 2. 粒子离开电场时的速度 v 多大？ 3. 粒子离开电场时的偏角 θ 多大？ 4. 沿垂直于板面方向偏移的距离为多少？ 5. x 呢？
v0
qUl mv02d
Байду номын сангаас
与粒子比荷 q/m 成正比 与粒子初速度 v0 平方成反比
与电场的属性 U、l、d 有关
a F qE qU m m md
t l v0
vy
at
qUl mv 0 d
x y l
tan 2
推论:粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初 速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。
示波器
示波器图象
三、示波管的原理
产生高速飞 行的电子束
使电子沿Y 方向偏移
使电子沿X 方向偏移
电子枪
Y
X
Xˊ
Yˊ
Xˊ
-+
待显示的电 压信号
偏转电极
锯齿形扫 荧光屏
描电压
Y X
Yˊ
如果在电极 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间
加不变电压，使 Y 的电势比 Yˊ 高，电子将打在荧 光屏的什么位置？
电子枪
Y
X
Yˊ
Xˊ
-+
偏转电极
Y
Xˊ
X
Yˊ
荧光屏
如果在电极 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间
加不变电压，使 Y ˊ 的电势比 Y 高，电子将打在荧 光屏的什么位置？
电子枪
Y
X
Yˊ
Xˊ
-+
偏转电极
Y
Xˊ
X
Yˊ
荧光屏
如果在 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加按图
2.能量转化: 电势能转化为动能
带电粒子的加速过程
解法二 运用能量知识求解
W总
=qU
=
1 2
mv 2
v 2qU m
粒子加速后的速度只与加速电压有关
如两极板间不是匀强电场该用何种方 法求解？为什么？
由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也 无关，第二种方法仍适用。
若粒子的初速度为零 , 则: 1 mv2 qU
所以三种粒子不可能分开为三股。
y
qU2 2md
L2 v02
U 2L2 4dU1
1. 如图，电子在电势差为 U1 的加速电场中，由静止开始加 速，然后射入电势差为 U2 的两块平行极板间的电场中，入 射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在
满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定
1.受力分析: 水平向右的电场力 F ＝ Eq = qU/d
2.运动分析: 初速度为零，加速度 为 a=qU/md 的 向 右 匀 加速直线运动。
解法一 运用运动学知识求解
v2 2ad 2 qU d 2qU md m
v 2qU m
U
+
qF
m
d
1.受力分析: 水平向右的电场力
_
F ＝ Eq = qU/d
研究带电粒子运动的主要理论方法
电场力 加速度 电场力的功
F = qE a = F/m W = qU
带电粒子在电场中的两类基本运动
一、带电粒子在电场中的加速 二、带电粒子在电场中的偏转
一、带电粒子的加速
+q、m、
+ ++
++
++
E 加速
_ __ __ v=? __ 匀速 _
+
U
U
+
qF
_
m
d
带电粒子的加速过程
3. 带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有 什么效果？
带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加 速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功， 改变粒子的动能。
4. 带电粒子在均强电场中运动时，运动有什么特点？
带电粒子在均强电场中运动时，所受电场力是恒力,产 生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物 体在重力场中的自由落体和抛体运动相似。
三、 加速和偏转一体 vy
_+ + + + + + + φ
v0
-q
y
m
U2
v0
U1
--
v0
2qU1 m
----
L
y
qU2 2md
L2 v02
U2L2 4dU1
tan
qU 2 L mdv02
LU 2 2dU1
-+
vy φ
+ + + + + +y
v0
-mq
U2
v0
U1 - - - L - - -
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，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通
过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。
答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相
同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动
能最大。
粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，
第一章 静电场
第九节 带电粒子在电场中的运动
大型粒子对撞机
1. 带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？
通常要受到重力和电场力
2. 对于像电子、质子、α粒子、离子等带电微粒在电 场中运动时，我们怎样处理它们的受力？
电子、质子、α粒子、离子等带电微粒所受重力一般远 小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。但 带电物体：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明 确的暗示以外，一般都考虑重力。
能使电子的偏转角 θ 变大的是 （ ） A. U1 变大、U2 变大 B. U1 变小、U2 变大 C. U1 变大、U2 变小 D. U1 变小、U2 变小
解析：对加速过程由动能定理：
qU1
1 2
mv02
mv02 2qU1
对偏转过程由偏转角正切公式：
tan
eU 2l mv02d
U2l 2U1d
t l v0
a F qE qU m m md
y 1 at2 2
qUl 2 2mv02d
与粒子比荷 q/m 成正比 与粒子初速度 v0平方成反比
与电场的属性 U、l、d 有关
a F qE qU m m md
t l v0
vy
at
qUl mv 0 d
tan vy
2
若粒子的初速度不为零
,
则:
1 mv2 2
1 2
mv
2
0
qU
例1. 炽热的金属丝可以发射电子。两边 加以电压 U = 2500 V，电子初速度为 0， 求电子穿出时的速度。
解：带电粒子运动过程中，只受电场力作用， 电场力做的功为：W＝qU
根据动能定理有：W＝12mv2－0， 解得 v＝ 2mUq=3.0×107m/s。
合集下载
公开课《带电粒子在电场中的运动》省公开课获奖课件市赛课比赛一等奖课件
tan
eU 2l mv02d
U2l 2U1d
y U2l 2 4U1d
与粒子旳电量q、 质量m无关
SKT思索题
试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场
时就好象是从初速度所在直线旳中点沿直线离开
电场旳。 x
θ
y
qUl 2 2mv02d
tan
qUl mv02d
qUl 2
x y 2mv02d
第九节：带电粒子在电场中旳运动
QJJR情景引入
火爆旳电视剧让你深深旳沉迷在其中，你 旳心情随情节而起伏，从我们物理学旳角度， 我想问你，你了解电视机旳工作原理吗？电视 机是怎样工作旳，在电子技术中，示波器能简 朴旳反应这一原理，就让我们从电子在电场中 旳运动说起吧！
SWMB三维目的设计
能够从受力和能量转换旳角度分析带电粒子 在电场中旳运动，培养用运动分解旳措施来研究 问题旳能力，进而了经过示波器旳研究了解电视 机旳工作原理，渗透物理学措施旳教育：利用理 想化措施，突出主要原因，忽视次要原因，认识 哲学旳措施美。
A、有相同旳质量
B、有相同旳电荷量 C、有相同旳比荷
C
D、属于同一元素旳同位素
y
qUl 2 2mv02d
KTLX课堂练习2
2、如图所示，M、N是在真空中竖直放置旳两块
平行金属板，质量为m、电量为+q旳质子，以极
小旳初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为
U时，粒子到达N板旳速度为v，假如要使这个带
电粒子到达N板旳速度为2v ，则下述措施能满足
解：由动能定理，得
eU 1 mv 2 2
v 2eU m
代入数值得：v=3.0×107m/s
y
1 qU
10.5 带电粒子在电场中的运动(课件)
d
+
q、
m
垂直电场方向：匀速直线运动
U
v0
---------- +
L
沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动
三、带电粒子在电场中的偏转
【问题提出】如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直
于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。
+ + + + + + + + + + +
q、m
d
+
偏移距离（侧移
第二定律结合匀变速直线运动公式分析;另
一种是利用静电力做功结合动能定理分析。
选择：当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的
物理量时，适合运用前一种思路分析;当问题只涉及位移、速率等动能
定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，适合运用后一种思路分析。
多级加速
问题：如图多级平行板连接，能否加速粒子？
2
v
2qU
m
总结：粒子加速后的速度只与加速电压有关。
+
F
U
v
二、带电粒子在电场中的加速
思
考
：
若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？
能量观点：动能定理
若粒子的初速度为零,则:
1
qU mv 2
2
1
1
2
2
mv
mv
0 qU
若粒子的初速度不为零,则:
2
2
二、带电粒子在电场中的加速
方法：分析带电粒子加速的问题，常有两种思路∶ 一种是利用牛顿
Xˊ
X
物质的残光特性，
带电粒子在电场中的运动PPT课件
上距离界面PS 9 cm处, 粒子穿过界面PS最后垂 直打在放置于中心线上 的荧光屏bc上。(静电力 常数k=9×109 N·m2/C2)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远？
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略，则（ ）
A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动 B.若电子是在t=T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 C.若电子是在t=3T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是（ A ） A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远？
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略，则（ ）
A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动 B.若电子是在t=T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 C.若电子是在t=3T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是（ A ） A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
《带电粒子在电场中的运动》PPT优秀课件
带电粒子在电场中的运动
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速，又进入偏
2
1 2 qU2l
y＝2at ＝2dmv20
转电场(电压 U2)，射出偏转电场时偏移量
组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏；
管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子；
示波管原理示意图：
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1＝1mv20
2
U2l2
U2l
⇒y＝
，速度偏转角的正切值为 tan θ＝
。
4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压：
（2）信号电压：UYY'（竖直方向）
常见的信号电压：
示波管
研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？
要点：
（1）若周期电压发生变化，则象限图中形成
的图像也会变化。
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速，又进入偏
2
1 2 qU2l
y＝2at ＝2dmv20
转电场(电压 U2)，射出偏转电场时偏移量
组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏；
管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子；
示波管原理示意图：
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1＝1mv20
2
U2l2
U2l
⇒y＝
，速度偏转角的正切值为 tan θ＝
。
4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压：
（2）信号电压：UYY'（竖直方向）
常见的信号电压：
示波管
研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？
要点：
（1）若周期电压发生变化，则象限图中形成
的图像也会变化。
高中物理带电粒子在电场中的运动精品课件-PPT
四、示波器得原理 (第二课时)
1、示波器作用:就是一种用来观察电信号随时间 变化得电子仪器。
2、她得核心部件就是示波管:由电子枪、偏转电 极和荧光屏组成,管内抽成真空。
四、示波器得原理
产生高速飞 锯齿形扫 行得电子束 描电压
使电子沿x 方向偏移
待显示得 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
3、原
理已知:U1、l、YY׳偏转电极得电压U2、板间距d 、 板
y U2l2
4U1d
与粒子得电量q、 质量m无关
中,重力可忽略。在满足电子能射出平行板区得条
件下,下述四种情况中,一定能使电子得偏转角θ变大
得就是 ( )
A、U1变大、U2变大 C、U1变大、U2变小
B、U1变小、U2变大 D、U1变小、U2变小
析与解 对加速过程由动能定理:
qU1
1 2
mv02
mv02 2qU1
对偏转过程由偏转角正切公式:
开电场后得偏转角正切为0、25
√D、如果带电粒子得初动能为原来得2倍,则粒子离 开电场后得偏转角正切为0、25
强化练习
5、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子
(质量为4m、电量为2e)以相同得初动能垂
直射入同一偏转电场中,离开电场后,她们
得偏转角正切之比为
2:1,侧移之比
为
。2:1
tan qUl
析与解
y
qUl 2 2mv02d
而yc yb
v0c ya
ybv0b又y又 t1atvl20
2
tc tb ta tb
而la lb v0a v0b
Ek W qEy
Eka Ekb Ekc
强化练习
7、如图,电子在电势差为U1得加速电场中由静止开 始加速,然后射入电势差为U2得两块平行极板间得 电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空
高中物理精品PPT课件《带电粒子在电场中的运动》(23张)
如果带电粒子沿垂直电场的方向进入匀 强电场，它将怎样运动呢?
下面我们来探讨带电粒子的偏转
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
U
--------
l
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d v0
q、m +
UF
--------
l
1.q的受力怎样? －q的受力又怎样? 2.水平方向和竖直方向的运动性质怎样? 3.与学过的哪种运动形式类似? zxxk
二、带电粒子的偏转
带电粒子 沿垂直电场的方向进入匀强电场,
做类平抛运动：
垂直电场方向:zxxk 做匀速直线运动 平行电场方向: 做初速度为0的匀加速直线运动
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
UF
--------
偏移距离
y
+θ
v0
l
4.如何求粒子的偏移距离?
vy v
偏转角
5.如何求粒子的出射速度大小及偏转角?
解:垂直电场方向:飞行时间
t
l v0
平行电场方向:加速度 a F eU
m md
偏移距离
y
1 2
at 2
1 2
eUl2 mv02d
qUl
偏移角
vy a
tin
t
vy v0
下面我们来探讨带电粒子的偏转
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
U
--------
l
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d v0
q、m +
UF
--------
l
1.q的受力怎样? －q的受力又怎样? 2.水平方向和竖直方向的运动性质怎样? 3.与学过的哪种运动形式类似? zxxk
二、带电粒子的偏转
带电粒子 沿垂直电场的方向进入匀强电场,
做类平抛运动：
垂直电场方向:zxxk 做匀速直线运动 平行电场方向: 做初速度为0的匀加速直线运动
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
UF
--------
偏移距离
y
+θ
v0
l
4.如何求粒子的偏移距离?
vy v
偏转角
5.如何求粒子的出射速度大小及偏转角?
解:垂直电场方向:飞行时间
t
l v0
平行电场方向:加速度 a F eU
m md
偏移距离
y
1 2
at 2
1 2
eUl2 mv02d
qUl
偏移角
vy a
tin
t
vy v0
带电粒子在电场中的运动ppt课件
A
B
C
D
E
F
U
－
U ~
＋
U
u0
多级直线加速器示意图
0
T
2T
t
-u0
二、带电粒子在电场中的偏转
【情景】如图，水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L，相距为d，极板间的
电压为U。一电荷量为q质量为m的电子，从两板中央以水平速度v0射入。
【问题】
-
Y
1.请你分析电子的运动？ 2.求电子穿出电场时的侧移量y与偏转角的tanθ.
对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律，从
做功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律．
★研究带电粒子运动的主要工具：
电场力 F=qE
加速度 a=F/m
电场力的功 W=qU
动能定理
W
qU
1 2
mvt 2
1 2
mv02
一、带电粒子在电场中的加速
【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。
第十章 静电场中的能量 第 5 节 带电粒子在电场中的运动
教学目标
1．掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律． 2．带电粒子在电场中的偏转问题及应用 3．知道示波器的主要构造和工作原理．
新课引入
大型粒子对撞机
医用直线加速器(IGRT)
示波器
新课引入
在现代科学实验和技术设备中，常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。
t
X
Y′
课堂小结
通过本节课的学习，你学到了哪些知识？学会了哪些方法？
知识总结：
1.带电粒子在电场中的加速运动。