带电粒子在电场中的运动高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册.pptxVIP

第2章　电势能与电势差 第4节　带电粒子在电场中的运动 教学目标医用直线加速器(IGRT)示波器新课引入在现代科学实验和技术设备中，常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。 研究带电粒子运动的主要工具： 电场力 加速度 电场力的功 动能定理 F=qEa=F/mW=qU一、带电粒子加速带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有什么效果？带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力(合外力)对粒子做功，改变粒子的动能。 带电粒子在匀强电场中运动时，运动有什么特点? 带电粒子在匀强电场中运动时，所受电场力是恒力，产生恒定的加速度。一、带电粒子加速【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。dm、q方法1：从动力学和运动学角度分析粒子被加速F = qE动力学：U﹢﹣适用于匀强电场运动学：一、带电粒子加速【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。dm、q显然，用功能关系解题简便！！从做功和能量的角度分析粒子被加速方法2：粒子只受到电场力做功U﹢﹣思考：如果不是匀强电场，上面公式是否适用？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，上面公式仍适用！++++++dＵ------二、带电粒子偏转【情景】如图，水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L，相距为d，极板间的电压为U。一电荷量为q质量为m的电子，从两板中央以水平速度v0射入。运动性质：类平抛运动vyvv0F处理方法：分解思想α sy-qv0(1)粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动 lvx=v0x =v0t在电场中飞行时间:++++++dＵ------二、带电粒子偏转【情景】如图，水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L，相距为d，极板间的电压为U。一电荷量为q质量为m的电子，从两板中央以水平速度v0射入。vy(2)粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动　vv0Fα svy=aty-qv0离开电场时偏移量:y = ltanα =离开电场时偏转角:svy++++++Fvtdv0------典例分析 【例1】一电子水平射入如图所示的电场中，电子的质量是×10﹣31 kg，射入时的速度v0 = 3.0107 m/s。两极板的长度为L = 6.0 cm，相距d = 2 cm，极板间电压U = 200 V。求电子离开电场时偏转的角度φ。? 解：电子离开电场时沿电场方向的分速度为vy，φyv0-qm离开电场时的偏转角度为φ = 6.7°LU本课小结跟踪练习1.如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两板间的电压不变,则(　)A.当增大两板间的距离时,速度v增大B.当减小两板间的距离时,速度v减小C.当减小两板间的距离时,速度v不变D.当减小两板间的距离时,电子在两板间运动的时间增大C 2.如图所示,两极板与电源相连,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出。现使电子射入速度变为原来的2倍,电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板长度应变为原来的(　)A ?3.长为L的平行金属板竖直放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴左极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从右极板边缘射出，射出时速度与竖直方向成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：(1)粒子末速度的大小；(2)匀强电场的场强大小；(3)两板间的距离。解析　(1)粒子离开电场时，合速度与竖直方向夹角为30°，(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上：L＝v0t，(3)粒子做类平抛运动，设两板间的距离为d谢谢大家解得E＝。由速度关系得合速度大小v＝＝。由牛顿第二定律得qE＝ma，在水平方向上：vx＝v0tan 30°＝，vx＝at，解得d＝L。在水平方向上：d＝at2，答案　(1)　(2)　(3)L