高二物理带电粒子在电场中的运动课件.ppt

1、qFE BAABqUW F=qEqWUABBA复习复习引入引入 学习运用电场强度、电场力等学习运用电场强度、电场力等概念研究带电粒子在电场中运动概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度、位移等物理时的加速度、速度、位移等物理量的变化量的变化;学习运用电势差、电场力做功学习运用电势差、电场力做功等概念研究带电粒子在电场中运等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量的转化动时的能量的转化.带电粒子在电场中带电粒子在电场中要受到要受到哪些力哪些力的作用的作用?通常要受到通常要受到重力和电场力重力和电场力新授新授 一个电子的质量为一个电子的质量为0.9110-30 kg,电荷量电荷量e=1.610-1

2、9 C，当它位于，当它位于E=5104V/m的电场的电场中时中时:受到的重力受到的重力G为多大？为多大？受到的电场力受到的电场力F为多大？为多大？F/G=？你会发现什么？你会发现什么？G=mg=910-30NF/G=11015F=qE=810-15N 电子、质子、离子等微观电子、质子、离子等微观带电粒子带电粒子所受所受重力一般远小于电场力，重力一般远小于电场力，重力可以忽略重力可以忽略（有（有说明或暗示除外）。说明或暗示除外）。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量3、带电体、带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态

3、来判定或运动状态来判定.1、微观微观带电粒子带电粒子：如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等.带电粒子所受重力一般远小于电场力带电粒子所受重力一般远小于电场力，一般都一般都不考虑重力不考虑重力(有说明或暗示除外有说明或暗示除外).).2、宏观宏观带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃：如带电小球、液滴、尘埃等等.一般都一般都考虑重力考虑重力(有说明或暗示除外有说明或暗示除外).).带电体带电体一般可分为两类：一般可分为两类：带带电电粒粒子子在在电电场场中中受受电电场场力力产产生生加加速速度度使使速速度度变变化化利用电场利用电场 使使带电粒子带电粒子加加速速偏偏转转+_UUE加速加速匀速匀速

4、匀速匀速+qmV0V=?1、动力学观点：、动力学观点：ABUdE+Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：mFa mdqU由运动学公式：由运动学公式：adv202adv2mqU2mqUv2初速度初速度不不为零为零呢？呢？只适用于只适用于匀强电场匀强电场一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速电场力电场力:F=qEdqUmqUvv2202、能量观点：、能量观点：ABUdE+v由动能定理：由动能定理：0212mvW221mvqUmqUv2适用于适用于任何电场任何电场一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速电场力做功电场力做功:W=qU速度速度v与电势差与电势差U、比荷、比荷q/m的平方根成正比的平方根成正比

5、与距离与距离d无关无关初速度初速度不不为零为零呢？呢？用用动动能能定定理理解解题题简简便便221mvqU U+-qd 电场力电场力:dUqqEF 加速度加速度:dmqUmFa 末速度末速度:mqUv2一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 小结小结1、动力学观点：、动力学观点：运行时间运行时间:qUmdt22、能量观点：、能量观点：电场力做功电场力做功:W=qU解解:根据动能定理得根据动能定理得:emeUv2sm/1091.02500106.123019sm/1037 例题例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压丝和金属板间加以电压U=250

6、0V，发射出的电，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？子穿出时的速度有多大？设电子刚离开金属丝设电子刚离开金属丝时的速度为零。时的速度为零。221mvqU 下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U的电场加的电场加速后，速后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （）哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （）A质子质子11H B.氘核氘核12H C.粒子粒子24He D.钠离子（钠离子（Na+）例与练例与练mqUv2qUmvEk221与与电量电量成正比成正比与与比荷平方比荷平方根根成正比成正比CA如图所示，如图所示

7、，M、N是在真空中竖直放置的两块是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为平行金属板，质量为m、电量为、电量为+q的带电粒子，的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电间电压为压为U时，粒子到达时，粒子到达N板的速度为板的速度为v，如果要使这，如果要使这个带电粒子到达个带电粒子到达N板的速度为板的速度为2v，则下述方法能，则下述方法能满足要求的是满足要求的是 （）A、使、使M、N间电压增加为间电压增加为2U B、使、使M、N间电压增加为间电压增加为4U C、使、使M、N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D、使、使M、N间电压不变，距离加倍间电

8、压不变，距离加倍 例与练例与练MNUd+mqUv2v与与电压平方电压平方根根成正比成正比B如图所示的电场中有如图所示的电场中有A、B两点，两点，A、B的电势的电势差差UAB100V，一个质量为，一个质量为m=2.010-12kg、电电量为量为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.0103m/s由由A点运动到点运动到B点，求粒子到达点，求粒子到达B点点时的速率。（不计粒子重力）时的速率。（不计粒子重力）例与练例与练A A-v0B BABABqUW2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq为为负负例与练例与练mg

9、mgqE对全过程由动能定理：对全过程由动能定理：0)(qUdhmgqdhmgU/)(qddhmgdUE)(带电粒子以垂直匀强电场的场强方向射入电场。带电粒子以垂直匀强电场的场强方向射入电场。带电粒子做类似平抛运动。带电粒子做类似平抛运动。（1）在沿平行板面方向（垂直电场强度方向，）在沿平行板面方向（垂直电场强度方向，x轴）做轴）做 匀速直线运动。匀速直线运动。（2）在垂直板面方向（沿电场强度方向，）在垂直板面方向（沿电场强度方向，y轴）做轴）做 初速度为零的匀加速直线运动。初速度为零的匀加速直线运动。FX轴轴y轴轴动能定理：动能定理：平行于板面方向平行于板面方向:垂直于板面方向垂直于板面方向:

10、0lv t212yatyvat0tanyvv动力学基本公式：动力学基本公式：madUqmaqE或FX轴轴y轴轴202AB2121qU mvmv ABU,m,该粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离该粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y:202)v(qU2121lmdatymdqUmqEamaqE在在y轴：轴：利用同时性，在利用同时性，在x轴：轴：0vlt FX轴轴y轴轴U,m,该粒子射出电场时偏转的角度该粒子射出电场时偏转的角度:0vlt 在在y轴：轴：利用同时性，在利用同时性，在x轴：轴：偏转角度偏转角度200tanmdvqUlvvy0 vvlmdqUatyFX轴轴y轴轴U,m,md

11、qUmqEamaqEU1U2PO212UU 20121mvqU 20222221mdvxqUatydUxUy1224U1U2e20121mvqU 2020tanmdvLqUvvydULU122tan平抛运动不是分解速度，就是分解位移。dv0ULVVULdU400500005.001.02222122220121mveU 202212vLmdeUd瞬时速度是联系两个过程的桥梁。例例4 4一根粗细均匀的直杆，竖直固定在水平面上，置一根粗细均匀的直杆，竖直固定在水平面上，置于竖直向上的匀强电场中，场强为于竖直向上的匀强电场中，场强为E E，杆上套着一个质，杆上套着一个质量为量为m m、电量为、电量为

12、-q-q的小球，小球在杆上滑动时受到的摩的小球，小球在杆上滑动时受到的摩擦力为擦力为f f，小球在高出水平面，小球在高出水平面h h的的A A 处以初速度处以初速度v v0 0竖直向竖直向上弹出，设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量上弹出，设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量损失，小球与杆、水平面绝缘损失，小球与杆、水平面绝缘.求小球向上的最大位移求小球向上的最大位移X X 以及最大的路程以及最大的路程s s。AEV0h20210)(mvxqEfmg)(220qEfmgmvx20210mvfsqEhmghfmvhqEmgs2)(220TtuOU-UAB例5有一对长为L、相距为d的水平放置的金属板A、B，在两极板间加如图所示的交变电压。t=0时，一正离子以速度v0从d/2处平行于金属板进入电场，然后从电场中飞出。.为保证正离子在d/2处离开电场，则交变电压频率应满足什么条件？.欲使正离子离开电场时速度与初速度相同，交变电压的频率应满足什么条件？10tvL fnnTt11Lnvf01正离子在垂直于两板方向做机械振动这样周期性运动。Lnvf202