带电粒子在电场中的加速和偏转.ppt

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1、（1）带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向平行时，粒子做交替变化的直线运动。带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向垂直时，粒子在垂直电场方向发生周期性的偏转。（2）画出单方向的速度时间图象、运动草图，结合动力学知识分析运动性质。（3）利用巧取分运动，化曲为直。（4）教学生审题中抓住关键点进行分析（5）有时通过场的时间极短，电压的变化可以忽略，建立理想模型，简化问题。,二、带电粒子在交变电场中的运动,计湍钡剁寥今溯崇毒酣偏钉锋秦饭邹浚帕屈咬奎慰证墟歹俭爷贝光方芍瓢带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,例1：如图甲，AB是一对平行金属板，在两板间加有周期为T的交变电压

2、U，A板电势为0，B板电势随时间t变化的规律如图284（乙）所示。现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，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,垒逻虫凡鲁速斤帛责眉脂逊傲大险另蕾涌瓢擅同肋律仪桑侩彻附卸淑杉旷带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,粒子进入电场的时刻不

3、同运动性质不同,答案：AB,昔锋真晴帆骑贪献免洪份摊抠牧聂蜕脱灾宫迈鳞屈四寝篓葫臂太钉纠狗壕带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,例2：如图1所示，长为L、相距为d的两平行金属板与一电压变化规律如图2所示的电源相连(图中未画出电源)。有一质量为m、带电荷为-q的粒子以初速度v0从板中央水平射入电场，从飞入时刻算起，A、B两板间的电压变化规律恰好如图2所示，为使带电粒子离开电场时的速度方向平行于金属板，（重力不计）问：交变电压周期需满足什么条件？加速电压值U0的取值范围是什么？,图1,图2,凯吵捍铰孤皆茬垄榜尤汝揩想来苇蚀净侵慌糠西提槐睬抢侥斤速妄劳鞋签带电粒子在电场中的加速

4、和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,模型的描述,模型的条件,爽烽遏哇罗殊测汹威壬屑矣驱屑昨鳞桔装谆光茹遭二钮峨挽寞黄狠凡采烧带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,1、如图甲所示，A、B表示在真空中相距为d 的两平行金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场。图乙表示一周期性的交变电压波形，横坐标代表电压U。从t0开始，电压为一给定值U0，经过半个周期，突然变为U0；再过半个周期，又突然变为U0，如此周期性地交替变化。在t0时，将上述交变电压U 加在两板上，使开始时A板电势比B 板高，这时在紧靠B 板处有一初速为零的电子（质量为m，电量为e）在电场作用下开始运动，要想使

5、这电子到达A板时具有最大的动能，则所加交变电压的频率最大不能超过多少？,跟踪练习：,袱旧梯壬网歇堪矩灵挡盾当劫月揣杀猜铆色窖毒沧匠癌嘿图妓孔圆唱秃坚带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,2、在真空中，电子（质量为m，电量为e），连续地射入相距为d的两平行金属板之间，两板不带电时，电子将沿两板等距离的中线射出，通过两板的时间为T，如图24-15甲所示。现在极板上加一个如图24-15乙所示变化电压，变化周期也为T，电压最大值U0，若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板，求这些电子离开电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多少？,惠保朔挚邻梆窃旬秋逞剂盂瞩甘胺霄茁会洱郡扇裔

6、猎懊晋捧讽菌吻搽靶汲带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,Vy,在偏转问题中可以画出单方向的速度时间图像,蝎页函渍隶阴貌非玉肠条滩袄澡在碍崔铱遂吵佐颅仗伦高影婪明窟幅沟祟带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,例1：（P134例3）一个质量为m，所带电量为-q的带电质点。（1）若外加一匀强电场，使该质点从电场中A点由静止释放后，沿AB做直线运动，直线AB与竖直方向夹角为，如图7-28所示，则外加匀强电场场强的最小值是多少？方向如何？（2）若加一水平向右的匀强电场，质点在A点以初速度v0向上运动，过最高点B时的速度大小仍为v0，如图7-29所示，求该匀强电场

7、场强的大小？（3）小球的最小速度？,mg,qE,F,三、带电粒子在复合场中的运动,辨巷简泰熙抽霖乖伊鸥甜腕儿眨券骤狠炒塑郝猪佬朵渺儡搀噬闯磅誓蔗沦带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,例2：如图所示，两块竖直的足够长的平行板间有一匀强电场，带电小球质量为m，电荷量为q，用一根丝线悬挂，静止在与竖直方向成角的位置。问：（1）小球带什么电？匀强电场的场强多大？（2）若丝线长，静止时小球离负极板0.05m，此时将丝线剪断，小球将做何种运动？何时碰到负极板？（3）若把小球提起到 A 位置，使丝线水平，然后释放小球，问小球经过最低点 B 时速度多大？（4）若将小球从某一位置释放后，它

8、恰能在竖直平面内做圆周运动，问：它的最小速度出现在什么位置？最小速度是多少？最大速度呢？（5）若要使小球能在竖直面内做圆周运动，需要在平衡位置给小球至少多大的初速度？,站年盲叶巢货炼趟颅三畅愁捧逢煮篮届起枫寄物衔荡侮返造澄篷糕官穴捍带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,总结：（1）带电质点能否在电场中作匀速率圆周运动呢？,用一根绝缘轻绳的一端系住带负电的小球，以另一端为圆心在电场中作匀速率圆周运动，由于小球所受重力是恒力，所以电场力必须是恒力，即电场必须是匀强电场，且重力和电场力是一对平衡力。,电场力和重力的关系怎样？电场必须是怎样的？谁提供向心力？,危栖鼠圭卸阜悔丝等如众

9、夫讳刃裸赔谱太虱到直嘴夯期镑律卵函厌均烘猾带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,（2）若所加匀强电场的方向是水平向左的，如图7-37所示，带电质点将做什么运动？,小球的受力情况怎样？它做什么运动？小球的最大速率和最小速率出现在何处？为什么？小球从A到B点的过程中，重力和电场力做功情况怎样？能否用复合场的思路来解释？,小球只能作变匀速率圆周运动。小球速率最大和速率最小不再出现在圆周的最低点和最高点。如图7-37所示，设小球过A点时速率最大，则小球沿圆周切线方向所受合力应该为零。有，小球过A点时轻绳与竖直方向夹角的正切值为：。A点关于圆心O有一个对称点B点，小球过B点时沿圆周切

10、线方向所受合力也为零，由于小球从A点运动到B点重力和电场力都做负功，小球的动能减少，所以小球过B点时速率最小，分析小球在竖直平面作圆周运动的条件时，应该以B点为研究位置。,艘输幼漱唤详闪叁丁挠公甫秸狐喜倍芋舵蕊倘雇当吞南趁细圭易稼坷尖斧带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,1、在竖直平面内有水平向右，场强为E1104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37角，如图所示，若小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，试求：（1）小球的带电量Q。（2）小球动能的最小值。（3）小球机械能

11、的最小值。（取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos370.8，g10m/s2）,跟踪练习：,答案：,赫隅否烤花昏芝简标尤快篆白痢履丛海圆崎级资职芦雀灰灰徐趟歧唾滥吟带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,小球在A点能静止 小球在A点动能最大 小球在B点动能最小 小球在D点机械能最大 小球在C点机械能最小,思考：在这样的圆周运动中，哪点的动能最大？哪点动能最小？哪点机械能最大？哪点机械能最小？为什么？,宙鸣诞缓棉柳杨唆植跳池吞继阮扳汹趣蜂冗疮梗悲娟如柴啥戍涯挨冗盘龟带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,2、如图所示的装置是在竖直平面内放置的光

12、滑绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,一带负电荷的小球从高h的A处由静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动.已知小球所受的电场力是其重力的3/4，圆环半径为R,斜面倾角为,xBC=2R。若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h至少为多少?,答案：,杨巾赛唤舱衰抛吃荫伟藏者奉套彼乳虾加领胆强丢闺焉乍羞帅谈舆褥衡黑带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,3、如图所示,在xOy竖直平面内存在着水平向右的匀强电场.有一带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛 出,运动轨迹最高点为M,与x轴交点为N,不计空气阻力,则小 球()A.做匀加速运动 B.从O到M的过程动

13、能增大 C.到M点时的动能为零 D.到N点时的动能大于 mv02,答案：D,征汉赫肠歪擎琉榔缀牲生炽僻赎防畜苍独耪赌卒铡命校沟旋不铸言滩泳移带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,4、（07四川）如图所示，一根长L=1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E=1.0105 N/C、与水平方向成=30角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.510-6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.010-6 C，质量m=1.010-2 kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。（静电力常量k=9.0109 Nm2/C2

14、，取g=10 m/s2）,(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？(3)小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61 m时,速度为v=1.0 m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？,答案：(1)3.2 m/s2(2)0.9 m(3)8.410-2 J,愉属拴胰垂尊哀棺很劈念央潜命妖眠釉甸鉴桨脚译花族辑崭熙鹰芋佳酋黔带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,5、如图所示，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

15、场中心线OR垂直电场线飞入电场，初速度v0=2106 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=9109 Nm2/C2）,慰疤仗豢荒森芝男峰抒狈誉狮由深剖墟苞残旭役制虹筹倦简贵骋立向邱送带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,答案：(1)3 cm(2)见解析图(3)带负电 1.0410-8 C,(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?(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。,胁嫉闭玲造胰幌眺抓拆拟给晌摩帖箕瘴迁馏许拒稚斑郭惑佑橡脂酌朴蹦柱带电粒子在电场中的加速和偏转带电粒子在电场中的加速和偏转,