1、9 9带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动1、匀变速直线运动的规律、匀变速直线运动的规律速度公式：速度公式：复习回顾：复习回顾：2021attvx atvv0axvv2022位移公式：位移公式：速度位移公式：速度位移公式：2、平抛运动的规律、平抛运动的规律vx vyvOxyv0 xy水平位移：水平位移：竖直位移：竖直位移：水平速度：水平速度：竖直速度：竖直速度：tvx02gty21gtvy0 xvv3、某些带电体是否需要考虑重力，要、某些带电体是否需要考虑重力，要根据题目的暗根据题目的暗示或运动状态来判定示或运动状态来判定1、微观带电粒子：、微观带电粒子：如电子、质子、如电子、质子、粒
2、子、正负离粒子、正负离子等，子等，除非有说明或明确的暗示以外，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考一般都不考虑重力虑重力（但不能忽略质量）。（但不能忽略质量）。2、宏观带电颗粒：、宏观带电颗粒：如带电小球、带电液滴、如带电小球、带电液滴、带电油带电油滴、带电尘埃等，除非有说明或明确的暗示以外，滴、带电尘埃等，除非有说明或明确的暗示以外，一般都要考虑重力一般都要考虑重力。电场中的带电粒子的分类：电场中的带电粒子的分类：qUm dF思考：思考：1、带电粒子受力方向如何？、带电粒子受力方向如何？恒力还是变力？大小多少？恒力还是变力？大小多少？2、带电粒子将做什么运动？、带电粒子将做什么运动？3、根
3、据什么规律求粒子到达、根据什么规律求粒子到达负极板时的速度？负极板时的速度？如图，在真空中有一对平行金属板，两板间电如图，在真空中有一对平行金属板，两板间电势差为势差为U，一质量为，一质量为m、带正电荷、带正电荷q的粒子，在静电的粒子，在静电场力的作用下由场力的作用下由静止静止开始从正极板向负极板运动，开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的计算它到达负极板时的速度。速度。一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速方法一：方法一：利用功能关系求解利用功能关系求解一、带电粒子在电场中的一、带电粒子在电场中的加速加速（尝试用两种方法求解）（尝试用两种方法求解）221mvqU 解得：
4、解得：mqUv2由动能定理得：由动能定理得：方法二：方法二：利用牛顿运动定律和匀变速规律求解利用牛顿运动定律和匀变速规律求解由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：mdqUmFa根据匀变速规律：根据匀变速规律：adv22思考：你认为哪种方法解题更快捷更具优越性？思考：你认为哪种方法解题更快捷更具优越性？ 由于由于电场力做功与场电场力做功与场强是否匀强无关，与运动强是否匀强无关，与运动路径也无关，路径也无关，故故第一种利第一种利用功能关系用功能关系方法方法仍适用！仍适用！FvEAB思考：如果两极板间不是匀强电场，该用何种方法思考：如果两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？为什么？求解？为什么？若粒
5、子的初速度为零，则若粒子的初速度为零，则:221mvqU 若粒子的初速度不为零，则若粒子的初速度不为零，则:2022121mvmvqU解得：解得：mqUvv2201、如下图，水平放置的两平行金属板相距为、如下图，水平放置的两平行金属板相距为h，一，一质量为质量为m、带负电、电量大小为带负电、电量大小为q的小球在的小球在B板下板下H处，处，以初速度以初速度v0竖直向上进入两板间恰好到竖直向上进入两板间恰好到达达A板，求板，求A、B两板间的电势差（重力加速度为两板间的电势差（重力加速度为g）课堂练习：课堂练习：v0hHAB20210mvqUhHmgAB由动能定理得：由动能定理得：解得：解得：qmv
6、hHmgUAB2021y运动状态：带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直电场力作用而做类平抛运动。运动状态：带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直电场力作用而做类平抛运动。F1、带电粒子垂直电场方向进入电场中将如何运动？、带电粒子垂直电场方向进入电场中将如何运动？二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转dqm，0vlU仅受仅受电场力电场力?y?t?a粒子做什么性质的运动？粒子做什么性质的运动？为计算为计算y，需要知道哪些物理量？，需要知道哪些物理量？偏移距离偏移距离 y的计算的计算匀变速匀变速曲线运动曲线运动（类平抛）（类平抛）水平方向水平方向：沿初速度方向匀速直线运动沿初速度方向匀速直线
7、运动竖直方向竖直方向：沿电场力方向匀沿电场力方向匀加速直线运动加速直线运动221aty yta，这些物理量能计算出吗？这些物理量能计算出吗？2022mdvqUly （能飞出电容器）tvl0mdqUmqEmFav0vyv怎样计算偏转角怎样计算偏转角？?0yvvtan200ymdvqUlvvtan偏转角偏转角的计算的计算2022221mdvqUlaty对于不同的带电粒子对于不同的带电粒子:若以相同的动能射入，则：若以相同的动能射入，则：若经相同电压若经相同电压U0加速后射入，则：加速后射入，则：0220242dUUlmdvqUly结论：电性相同的不同的带电粒子，经过同一电场加结论：电性相同的不同的
8、带电粒子，经过同一电场加速后又进入同一偏转电场，它们的运动轨迹重合，偏速后又进入同一偏转电场，它们的运动轨迹重合，偏移距离和偏转角都相同移距离和偏转角都相同若以相同的速度射入，则若以相同的速度射入，则:对偏移距离对偏移距离 y的讨论的讨论mqy qy y与与q、m均无关均无关例题例题2 两个相同极板两个相同极板Y与与 的长度的长度 ，相距，相距d =2cm，极板间，极板间的电压的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度的速度 。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面
9、方向出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离偏移的距离y 和和偏转的角度偏转的角度 。Ycm0 . 6lm/s70100 . 3vmFa meE解：解：电子在垂直于板面方向的加速度电子在垂直于板面方向的加速度mdeU电子在极板间运动的时间电子在极板间运动的时间 t tvl0电子垂直于极板方向的偏移距离电子垂直于极板方向的偏移距离 y221aty 由得：由得：cm36. 0y电子出极板时在垂直于极板方向的速度电子出极板时在垂直于极板方向的速度 vatv 偏转的角度偏转的角度0tanvv代入得代入得8 . 6课堂小结：课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏
10、转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动类似平抛运动的分析方法的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动初速度为零的匀加速运动三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体电荷经加速电场电荷经加速电场加速后进入偏转加速后进入偏转电场电场mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU1、作用：观察电信号随时间变化的情况、作用：观察电信号随时间变化的情况
11、2、组成：、组成：电子枪、偏转电极和荧光屏电子枪、偏转电极和荧光屏组成（管内抽组成（管内抽成真空）成真空）四、示波器四、示波器电子枪电子枪偏转电极偏转电极-+荧光屏荧光屏YYXXXX1.1.如果在电极如果在电极XXXX之间不加电压之间不加电压, ,但在但在YYYY之间加不变之间加不变的电压的电压, ,使使Y Y的电势比的电势比YY高高( (有时说这种情况是有时说这种情况是”Y Y正、正、YY负负”),),电子束运动过程中受哪个方向的力电子束运动过程中受哪个方向的力? ?电子将电子将打在荧光屏的什么位置打在荧光屏的什么位置? ?YY电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX2.如果在YY 之间不加
12、电压,而在XX之间加不变的电压, (X正、X负), 电子将打在荧光屏的什么位置?一束电子从静止开始经一束电子从静止开始经U0=5000V的电压加速后，在的电压加速后，在距两极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场，若距两极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场，若两板间距两板间距d=1.0cm，板长，板长l=5.0cm，要使电子能从平行，要使电子能从平行板间飞出，两板之间的偏转电压板间飞出，两板之间的偏转电压U最大为多少？最大为多少？U0dl提示：由偏转位移公式可知：提示：由偏转位移公式可知：偏转电压越高，偏转位移就偏转电压越高，偏转位移就越大；设电子刚好能从极板越大；设电子刚好能从极板边缘飞出，
13、即这时偏转位移边缘飞出，即这时偏转位移最大等于最大等于d/2，所加偏转电压，所加偏转电压也为最大值也为最大值.课堂课堂练习：练习：0220242dUUlmdvqUly答案：答案：U=400V 如图所示如图所示,初速度为零的电子在电势差为初速度为零的电子在电势差为U1的电的电场中加速后场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足在满足电子能射出偏转电场的条件下电子能射出偏转电场的条件下,下列四种情况中下列四种情况中,一定一定能使电子的偏转角度变大的是能使电子的偏转角度变大的是( ) A. U1变大变大, U2变大变大 B. U1变小变小, U2变大变大 C. U1变大变大, U2变小变小 D. U1变小变小, U2变小变小U2U1122022tandULUmdvLqU200ymdvqUlvvtan
