带电粒子在电场中的运动复习课-课件.ppt

【变式题1】如图5-3-2所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出(初速度不计)，经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e.求： (1)电子穿过A板时的速度大小； (2)电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)P点到O点的距离． 【解析】 (2)如图所示，电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为t1，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y1，根据牛顿第二定律和运动学公式得： (3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy， 根据运动学公式得：vy=at1= 电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t2，电子打到荧光屏上的侧移量为y2. 四、带电粒子在电场中的圆周运动 1、圆周运动条件： 某力或某些力的合力提供物体做圆周运动的向心力 2、速圆周运动向心力公式： 3、带电粒子做圆周运动的情形： 库仑力（电场力）或合力提供向心力 练习 例 如图5-4-1所示，O点系一细线，线长为L，另一端系一带电量为+q，质量为m的带电小球，空间存在电场强度为E的匀强电场，场强方向水 平向右，小球绕O点在竖直平面内恰好 做圆周运动，则小球的最小速率多大？ 【分析】在重力场和电场叠加的复合场中的圆周运动，关键是寻找最小、最大速度位置．可以引入“等效重力场”的概念，就把重力场和电场两个场相复合的问题简化为只有一个场的问题．从而将重力场中的相关规律有效地迁移过来． 带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的加、减速 带电粒子在电场中的平衡问题 带电粒子在 电场中的运动 知识结构 收获 直线运动 曲线运动 带电粒子的偏转问题 带电粒子的圆周运动 带电粒子不规则复杂运动 一、带电粒子在电场中的平衡问题 1、平衡状态： ①静止 ②匀速直线运动状态 2、平衡条件： 带电粒子在电场中所受合力为零，即∑F＝0 带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? + + + + + + + - - - - - - - 【例1】 qE mg 分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，qE=mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。 练习 如图所示，质量为m,电量为q的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板, （1）物体做的是什么运动？ （2）带电体的电性？ v0 - _ 【变式训练】 + + + - - （1）由受力分析可知，匀速直线运动 分析： （2）带正电 mg qE 回首页 二、带电粒子在电场中的直线运动（加、减速） 不计重力的带正粒子初速度为零进入匀强电场加速，粒子离开电场的速度？ 分析： 基本知识回顾： + + + + d _ _ _ _ q + m 若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动 练习 此式也适用于非匀强电场 【例2】 （带电粒子电场中的直线运动） mg F电 一个带+q的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中， 微粒沿直线AB 运动，如图，AB与电场线夹角为θ，已 知带电微粒的质量为m，电量为 q ，A、B相距为L, （1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由． （2）电场强度的大小和方向？ （3）若微粒恰能运动到B点，求微粒射入电场时速度V0？ 分析： （1）匀减速直线运动 （2） V0 F合 （3）方法①动能定理： + 方法②运动学公式: 解出 B 粒子匀变速直线运动：动能定理或牛顿运动定律均可 方向水平向左 关于带电粒子重力是否考虑的问题 如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。 如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 1、基本粒子： 2、带电颗粒： 回首页 例3 如图5-2-1所示，在绝缘水平面上，相距为L的A、B两点处分别固定着两个带电量相等的正电荷，a、b是AB连线上的两点，其中Aa=Bb=L/4，O为AB连线的中点，一质量为m带电量为+q的小滑块(可以看做质点)以初动能E0从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n1)，到达b点时动能恰好为零，