一单元9节带电粒子在电场中的运动教程.pptVIP

第九节 带电粒子在电场中的运动 人教版选修3—1 静电场 第一章 南昌市第一中学 xjm 2012.9 →新课引入 电场中的带电粒子一般可分为两类： 基本粒子：质子、电子、正负离子、 　　　　　α粒子…… 一般不考虑重力，但不能忽略质量. 带电微粒：带电小球、液滴、尘埃、 油滴 …… 除有说明或暗示外，一般都考虑重力. 带电粒子在电场中的运动情况分析： 电学模型 力学分析 带电粒子在电场中受到电场力的作用。 （根据题意，可能还有其他力） 物体的初速度和受的合外力决定了物体的运动情况。 →新课引入 一、带电粒子的加速 例题1：在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间的电势差为U。一个质量为m，带电量q的电子，由静止开始运动，计算从负极板运动到正极板时的速度。 U d q 解析：受力分析 mg F 水平向右的电场力 F＝qE=qU/d 运动分析 初速度为零，加速度为a=qU/md的匀加速直线运动。 这个问题有几种解法？ v m 速度 →带电粒子的加速 U d q F v m 解法一：运用运动学知识求解 解法二：根据动能定理求解 1 2 2 mv qU = 0 - （任何电场都适用） m 2qU v = 解得： 只适用于匀强电场 →带电粒子在电场中的加速 习题1：在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α粒子的电性相同，带电量之比为1:2，质量之比为1:4，则到达B点时，它们的速度大小之比为多少？ Q A B 解：质子和α粒子从A到B运动过程中，由动能定理得： ① ② 联立①②两式可解出它们到达B点时的速度大小之比为： 带电粒子的运动为变加速运动，不可能通过力和运动的关系求解. 用能量的观点入手或由动能定理求解此题. 习题2：在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速率，下列解释正确的是（ ） A．两板间距离越大，加速时间就越长，则获得的速率就越大. B．两板间距离越小，加速时间就越长，则获得的速率就越大 C．与两板间的距离无关，仅与加速电压有关 D．以上解释都不对. →带电粒子在电场中的加速 P Q U v 与d 和t 均无关。 C 若将质子射入匀强电场中，且初速度vo⊥匀强电场E，那么质子如何运动？ 二、带电粒子的偏转 l d + - - - - - - - - + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y θ 偏转角 偏移量 类平抛运动 匀变速曲线运动。 d v 0 L + F + v v0 vy θ y 类平抛运动 水平方向上，做匀速直线运动，有： L=v0t 竖直方向上，受电场力作用，做匀加速直线运动，有： m F a = m qE = md qU = 0 tan v v y = q d mv qUL 2 0 = = 2 2 1 at y 求：质子沿电场方向的偏移量y，及速度的偏转角θ？ →带电粒子的偏转 ◆．偏转模型的二个推论 ： θ x 推论（1）：带电粒子垂直进入匀强电场，离开电场时，瞬时速度的反向延长线一定过此时水平位移的中点。 ◆．偏转模型的二个推论 ： 推论（2）：速度偏向角θ和位移偏向角α的关系： tan θ=2tan α 类平抛运动 d v 0 L + F + v v0 vy θ y a θ x →实例分析 例2. 一束电子自下而上进人一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场方向为__________，进人电场后，电子的动能________（填”增加”、”减少”或”不变”）. 水平向左 增加 根据带电粒子的轨迹求解有关问题时, 做出带电粒子的初速度和电场力矢量两个有向线段的图示是解题的出发点． v0 F E s 解析：由于电子是基本粒子，其重力比电场力小得多，可忽略重力。电子初速度与电场力垂直，电子做“类平抛运动”电场力方向指向曲线的凹侧，应水平向右，电场力做正功，电子的动能增加。 习题3：一个电子以4.0×106m／s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀