人教版高中物理选修3-1ppt课件带电粒子在电场中的运动.pptxVIP

高中物理课件

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J2459学生示波器阴极射线管结构示意图

北京正负电子对撞机加速器

1.9带电粒子在电场中的运动

第一课时

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۞受力分析

•电场中的带电体一般可分为两类：

1、带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等。这些粒子虽然也会受到万有引力(重力)的作用，但由于万有引力远小于电场力，作为次要因素，可以简化，所以在电场中，对这些基本粒子，忽略重力。(但并不能忽略质量)

2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。

۝一般的带电粒子(未指明是什么粒子)，带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。

۝本节以只受电场力为基本情景。

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导语:带电粒子在电场中受到电场力作用,所以产生加速度,速度的大小和方向都可能发生变化.利用电场来改变或控制带电粒子的运动,是在电子仪器设备中常用的方法和手段．对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律，从做功的角度来看，遵循动能定理与能的转化和守恒定律．一般情况下，电场对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作用：

一是使带电粒子加速，

二是使带电粒子偏转．

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一、带电粒子的加速

如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力)

1、受力分析:水平向右的电场力F＝Eq=qU/d

2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的匀加速直线运动。

方法1、动力学

方法2、功能关系(动能定理)

都可得：

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如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力)

思考1：若改变两极板的距离，结果会如何呢？

不变，与路径d无关。

思考2：若上题中，两极板是其他形状，中间的电场不再

均匀，上面的结果是否仍然适用？为什么？

方法二适用于任何电场。

(1)若初速度为V0，则V=?

(2)若初速度为V0，且电荷变负，V=?

一、带电粒子在匀强电场中的加速

变形：

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例1、炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板电压U=2500V(如图)，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。

(电子质量m=0.9x10-30kg)

解：据动能定理有：

问题：若粒子V0不与电场力方向平行，做什么运动？

垂直场强方向进入电场，运动情况如何？

所以

则：电子过两板时间极短

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如图在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为-q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。

(不计粒子的重力)

v

初速度方向：没有力的作用。

V0垂直方向：受向上电场力

初速度方向：匀速直线运动

V0垂直方向：匀加速直线运动

二、带电粒子在匀强电场中的偏转

------

Y′

L

1、受力分析：

2、运动分析:

合运动为：类平抛运动可用运动的合成与分解简化

Y++++++

q

0

d

U

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二、带电粒子在电场中的偏转动力学观点

++++++vv

⊥

⊥

-b

0S

θ

------

电荷量为-q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场

.==距离=？

l

p

0

p

v

v

y

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(L/2)出射方向反向延长，正好经过匀速位移的中点

问题：要增加侧移量，有什么办法？11

偏转时间：

偏转角：

侧移量：

动力学观点

tanө=

速度：

y

从入射到射出，据动能定理有：

或：

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1.9带电粒子在电场中的运动

第二课时

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(1)电子枪：发射并加速电子

(2)偏转