带电粒子在电场中的运动知识梳理+典型例题+随堂练习.docx

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1、带电粒子在电场中的运动回顾:1、电场的力的性质：E=F/q2、 电场的能的性质：Ep=中qWAB=UABq3、是否考虑重力 基本粒子:如电子、质子、a粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力.带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一、带电粒子在电场中的加速如图，不计重力，分析粒子由A板运动到B板时的速度多大。1、动力学方法：FqEqUa =由牛顿弟一定律：m mmd由运动学公式:v 2 0 = 2ad、2qUv = x： 2ad =.： m问：若初速度不为零，则表达式怎么样?一般都不能忽略重力。A B问：上面的表达适用于匀强电场，若是非匀强电场呢？2、动能定理：

2、i i|_a 7耍二由动能定理：qU = 2mv2 -2叫2V mV0总结：动能定理只考虑始末状态，不涉及中间过程，使用起来比较方便简单.例题1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大（）哪种粒子速度最大（）A、质子 B、电子C、氘核D、氦核过度:以上是带电粒子在电场中的加速，研究的是直线运动的情况，下面我们来研究带电粒子在电场中做曲 线运动的情况。f+4- + + + -F + + + + +偏转角:侧移量:子学生活动:引导:分析粒子进入电场后的受力情况和运动情况，从而得出粒 在电场中做类平抛运动类比平抛运动的规律，分析粒子在电场中的侧移距离和偏转角度二、带电粒子在电场中

3、的偏转 如图，平行两个电极板间距为d，板长为1,板间电压为U，初速度为v0的带电粒子质量为m,带电量为+q.分 析带电粒子的运动情况：假设粒子成功飞出（重力不计）引导学生分析：侧移量和偏转角与哪些因素有关.例题3、三个电子在同一地点沿、同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（）A、b和c同时飞离电场B、 在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上-十.、：J-.：、.一.-。、进入电场时，c速度最大,a速度最小D、c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大:.过度：通过以上的学习，我们掌握了带电粒子在电场中的加速和偏转过程，若带电粒子既经过了加速又经过 了偏转，结果会怎样呢？例题4、如图所

4、示，有一电子（电量为e、质量为m）经电压U0加速后，沿平行n 巨金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L，A、B板 T C间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线 ，L过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心叫 土 d间的距离。5Ul 2B解答：（略）J =4U d过度：通过结果可以看出，在其他条件不变的前提下，偏转的距离与AB两板间的电压成正比，通过改变 两板间的电压就可以控制粒子在屏上的落点的位置。这个例子其实就是我们在电学中经常用到的 示波管的原理。下面我们就来研究一下示波管。三、示波管的原理课件展示:示波管的内部结构图 解：（

5、1）粒子穿越加速电场获得的速度VX_r吼F枪:-+!偏转电极亮斑多媒体动画介绍电子在示波管内部的运动过程引导学生分析：在以下几种情况下，会在荧光屏上看到什么图形 如果在电极XX之间不加电压，但在YY之间加如图A所示的交变电压，在荧光 屏上会看到什么图形？图A 如果在XX之间加图B所示的锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么情形？ 如果在YY之间加如图A所示的交变电压，同时在XX之间加图B所示的锯 齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？U. A图B【考点】、带电粒子经加速电场后进入偏转电场【例1】如图所示，由静止开始被电场（加速电压为U 1）加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从 两板正中间

6、射入，从右侧射出，设在此过程中带电粒子没有碰到两极板。若金属板长为L，板间距离为d、两板间电压为U2，试分析带电粒子的运动情况。设带电粒子的质量为m，电量为q，经电压U加速后速度为V。由动能定理有qU = mv2 , v =2111 2 1 1 1，m（2）粒子穿越偏转电场的时间，：带电粒子以初速度V平行于两正对的平行金属板从两板正中间射入后，在偏转电场中运动时间为t，则t = L = lMV1V 2qU（3）粒子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度1 ：_一，二一 rF qU带电粒子在偏转电场中运动时沿电场方向的加速度1 2m dm（4）粒子离开偏转电场时的侧移距离y :带电粒子在偏转电场中运动

7、时沿电场方向作初速度为0的做匀加速直线运动1 1 qU m 丁 U Ly at 2 = x 2 xL2 22 2 dm 2qU 4U d（5）粒子离开偏转电场时仙电场方向的速度为v :y带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为vy，则vy = at 芋、1（6）粒子离开偏转电场时的偏角中:v U L设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为。则tan。=t =v 2U d、带电粒子在复合场中的运动X 1【例2】如图6-4-6，水平方向的匀强电场中，有质量为m的带电小球，用长L的细线悬于。点.当小 球平衡时，细线和竖直方向成9角，如图所示.现给小球一个冲量，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动.问: 小球

8、在轨道上运动的最小速度是多少？ 【解析】方法一：设小球在图6-4-7中的Q处时的速度为u，则mgcosaqEsina+ T= mv2/L开始小球平衡时有qE=mgtan9； T= mv2/Lmgcos （9a）/cos9可以看出，当a=9时，T最小为：T= mv2/Lmg/cosQ若球不脱离轨道T0，所以u初L / cos所以最小速度为 2 时，带电粒子不可能飞出两金属板之间；当U 2 w Ud1时，带电粒子可飞出两金属 板之间。在满足U 2 WU的条件下，设带电粒子飞出两金属板之间的侧移为y，由上面的讨论可知1 U L2 y = at2 = 22 4U d带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为二，则丁 at =号2mu。V 1设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为。则tan。= = U。v2Ud