带电粒子在电场中的应用.ppt

带电粒子在电场中的应用.ppt

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物理组杨旭波带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动一一、带电粒子带电粒子在匀强电场中在匀强电场中的的加速加速如如图图所所示示，在在真真空空中中有有一一对对平平行行金金属属板板，两两板板间间加加以以电电压压UU。

两两板板间间有有一一带带正正电电荷荷qq的的带带电电粒粒子子。

它它在在电电场场力力的的作作用用下下，由由静静止止开开始始从从正正极极板板向向负负极极板板运运动动，到到达达负负极极板板时时的的速速度度有有多多大大？

（不不考考虑虑粒粒子子的的重重力）力）qUm+_dd运动状态分析运动状态分析:

带带电电粒粒子子沿沿电电场场线线平平行行的的方方向向进进入入匀匀强强电电场场，受受到到的的电电场场力力与与运运动动方方向向在在同同一一条条直直线线上上，做做匀匀加加速速直直线线运运动。

动。

解解法法一一：

运运用用运运动动学学知知识识求求解解（适用匀强电场）适用匀强电场）解解法法二二运运用用能能量量知知识识求求解解（适用任何电场）（适用任何电场）1.1.如图所示，如图所示，MM、NN是在真空中竖直放置的两块平是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为行金属板，质量为mm、电量为、电量为+q+q的带电粒子，以的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当极小的初速度由小孔进入电场，当MM、NN间电压间电压为为UU时，粒子到达时，粒子到达NN板的速度为板的速度为v，如果要使这个，如果要使这个带电粒子到达带电粒子到达NN板的速度为板的速度为22v，则下述方法能，则下述方法能满足要求的是（满足要求的是（）AA、使、使MM、NN间电压增加为间电压增加为2U2UBB、使、使MM、NN间电压增加为间电压增加为4U4UCC、使、使MM、NN间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半DD、使、使MM、NN间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍MMNNUUdd+B课堂跟踪训练课堂跟踪训练2.下列粒子从静止状态经过电压为下列粒子从静止状态经过电压为U的的电场加速后，速度最大的是（电场加速后，速度最大的是（）A、质子（质子（）B、氕核（氕核（）C、a粒子（粒子（）D、钠离子（钠离子（）A如图所示：

如图所示：

质量为质量为mm的电荷的电荷+q+q以初速度以初速度VV00平平行两金属板进入并穿出电场。

设两板间的电势行两金属板进入并穿出电场。

设两板间的电势差为差为UU，板板长长为为LL，板间距离为，板间距离为dd。

试求侧移。

试求侧移位移位移yy和偏转角的正切值和偏转角的正切值二二.带电粒子在匀强电场中的带电粒子在匀强电场中的偏转偏转运动状态分析：

运动状态分析：

带电粒子以垂直于带电粒子以垂直于匀匀强强电场的方向进入电场后，电场的方向进入电场后，受到恒定的与初速度方受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动，即做匀变速曲线运动，即类平抛运动类平抛运动。

推导过程：

推导过程：

沿初速度方向的为匀速直线运动，沿初速度方向的为匀速直线运动，运动时运动时间间沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，运动，加速度加速度离开电场时的离开电场时的侧移位移侧移位移离开电场时的离开电场时的偏转角偏转角偏移量公式的讨论偏移量公式的讨论不同的带电粒子射入相同的电场：

不同的带电粒子射入相同的电场：

（1）若以相同的速度射入，则）若以相同的速度射入，则（22）若以相同的动能射入，则）若以相同的动能射入，则（33）若以相同的动量射入，则）若以相同的动量射入，则yq/myqyqm3.如图所示，平行金属板板长为如图所示，平行金属板板长为L，相距为相距为d，两板电势差两板电势差U，带电量为带电量为q，质量为质量为m的的粒子以速度粒子以速度v垂直板间电场方向进入板间电垂直板间电场方向进入板间电场区，并飞离出电场区域，则其侧移（即出场区，并飞离出电场区域，则其侧移（即出射点与入射点间沿场强方向的距离）射点与入射点间沿场强方向的距离）y的大的大小为（小为（）AA、与板长与板长与板长与板长LL成正比成正比成正比成正比BB、与板间距离与板间距离与板间距离与板间距离dd成反比成反比成反比成反比CC、与两板间电势差与两板间电势差与两板间电势差与两板间电势差UU成正比成正比成正比成正比DD、与粒子初速度与粒子初速度与粒子初速度与粒子初速度vv成正比成正比成正比成正比+-mmvvyyqqBC课堂跟踪训练课堂跟踪训练4.4.三个电荷量和质量都相同的正离子，由同一三个电荷量和质量都相同的正离子，由同一三个电荷量和质量都相同的正离子，由同一三个电荷量和质量都相同的正离子，由同一点垂直射入平行板电容器的匀强电场中，分别打点垂直射入平行板电容器的匀强电场中，分别打点垂直射入平行板电容器的匀强电场中，分别打点垂直射入平行板电容器的匀强电场中，分别打在负极板的在负极板的在负极板的在负极板的aa、bb、cc三点上，如图所示，若不考三点上，如图所示，若不考三点上，如图所示，若不考三点上，如图所示，若不考虑重力影响，且在真空环境中，下面哪个说法正虑重力影响，且在真空环境中，下面哪个说法正虑重力影响，且在真空环境中，下面哪个说法正虑重力影响，且在真空环境中，下面哪个说法正确？

（确？

（确？

（确？

（）AA、三个离子进入电场时的速度三个离子进入电场时的速度三个离子进入电场时的速度三个离子进入电场时的速度BB、三个离子从进入电场到接触三个离子从进入电场到接触三个离子从进入电场到接触三个离子从进入电场到接触负极板过程中的加速度大小负极板过程中的加速度大小负极板过程中的加速度大小负极板过程中的加速度大小相同、方向相同相同、方向相同相同、方向相同相同、方向相同CC、三个离子从进入电场到接触负极板过程中所经三个离子从进入电场到接触负极板过程中所经三个离子从进入电场到接触负极板过程中所经三个离子从进入电场到接触负极板过程中所经历的时间相等历的时间相等历的时间相等历的时间相等DD、三个离子在电场内运动过程中动能的增加量三个离子在电场内运动过程中动能的增加量三个离子在电场内运动过程中动能的增加量三个离子在电场内运动过程中动能的增加量aabbccaavv+-ABC带电粒子在电势差为带电粒子在电势差为UU11的加速电场中由静的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为止开始加速，然后射入电势差为UU22的两块平的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。

行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。

整个装置处在真空中，重力可忽略。

求飞出整个装置处在真空中，重力可忽略。

求飞出电场时的偏移量和偏转角。

电场时的偏移量和偏转角。

三、带电粒子在匀强电场中先三、带电粒子在匀强电场中先加速后偏转加速后偏转结论：

结论：

任何带电粒子由静止经相同加速任何带电粒子由静止经相同加速偏转偏转电场后电场后偏移量偏移量和和偏转角偏转角大小大小均相同均相同。

偏移量偏移量偏转角偏转角思考：

思考：

如果在偏转电场距离如果在偏转电场距离LL00后加屏接受，求后加屏接受，求屏上的屏上的yy00L0oooo1p求求y0方法方法:

L0M55、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（则它们（）AA、侧移相同、侧移相同BB、偏转角相同、偏转角相同CC、到达屏上同一点、到达屏上同一点DD、到达屏上不同点、到达屏上不同点ABC偏移量偏移量偏转角偏转角课堂小节：

课堂小节：

本节课讲了带电粒子在匀强电本节课讲了带电粒子在匀强电场中加速场中加速偏转问题，也就是课前我们提到的偏转问题，也就是课前我们提到的示波器的原理。

示波器的原理。

解决带电粒子在电场中的运动问题时，应解决带电粒子在电场中的运动问题时，应注意：

注意：

同学们同学们扬起自信的风帆，扬起自信的风帆，勇敢面对挑战吧！

勇敢面对挑战吧！