高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册2.4带电粒子在电场中的运动 课件(19张PPT)

(共19张PPT)
1.4 带电粒子在电场中的运动
示波器和直线加速器等设备通过电场来控制带电粒子的运动
当带电粒子受到的重力远远小于电场力时，即mg qE，则可忽略重力的影响．但要注意，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量．
是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定．通常情况下：
①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)；
②带电颗粒：如液滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．
带电粒子的重力在受力分析时是否考虑？
方法1：动能定理
质子到达负极板时的速度v
则由动能定理
得
利用电场可以让带电粒子得到加速获得动能和速度。
通过改变两极板间的电压，可以控制带电粒子获得的动能和速度。
1、带电粒子的直线运动
匀加速直线运动
方法2：牛二和运动学公式
质子在电场中的加速度a
牛顿第二定律:
得
匀强电场中：F=qE
用匀变速直线运动规律，质子运动到负极板时：
也可得到：到负极板时质子的速度：
例题：　如图所示，平行金属极板的间距为d.质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动达到上极板．
(1)带电粒子做的是什么运动？
(2)电场力做功多少？
(3)带电粒子的电性如何？
[答案]
(1)做匀速直线运动　
(2)mgd　
(3)带负电
+
-
v0
变形：
(1)带电粒子做的是什么运动？
(2) 带电粒子的电性如何？
各种原因的限制，加速电压难以达到理想水平，只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要，因此可以采用多次加速直线加速器、回旋加速器。
2、带电粒子在电场中的偏转
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+










板间距d，电压U，长度L
m，q
运动状态分析
电场力垂直初速度v0方向
处理问题方法
化曲为直 分成两个垂直的直线运动
初速度水平向右：
匀速直线运动
电场力方向上：
初速为零的匀加速直线运动
加速度a：
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+










板间距d，电压U，长度L
m，q
重力不计
L=v0·t
如图所示，一质子水平射入竖直偏转电场中，由于受到竖直方向静电力的作用，质子射出时将发生偏转。已知质子的质量m=1.7×10-27kg,电荷量q=1.6×10-19C,射入时速度v0=2.0×105m/s,极板长l=4.0cm,两极板间距离d=2.0cm,极板间电压U=100V,入射方向与极板平行，不考虑重力的影响。求质子离开电场时竖直方向偏移的距离y和偏转的角度α.
1、粒子受到竖直向下的电场力。
2、运动规律分析:粒子作类平抛运动。
x方向：匀速直线运动
Y方向：加速度为的 匀加速直线运动。
3、x方向
4、y方向
5、离开电场时的偏转角度的正切：
1、带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？
2、对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？
1、不同的带电粒子，只要比荷相同，以相同的初速度进入同一偏转电场，偏移的距离y和偏转角α都相同。
2、以相同的初动能进入同一偏转电场的带电粒子，只要电荷量q相同，偏移的距离y和偏转角α都相同。
示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。
一束电子流经 U = 1 500 V 的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图 所示。若两板间距 d = 2.0 cm，板长 l = 5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？
又因为
所以
3、不同带电粒子由静止开始，经过同一电场加速，再进入同一偏转电场，偏移的距离y和偏转角α都相同。（轨迹重合）
示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。
v0
v
vx
vy
α
θ
θ
O
m q
x
y
U L
d
1）速度的反向延长线与初速度的交点是位移的中点；
2）速度夹角的正切是位移夹角正切的2倍；
v0
v
v0
vy
y
y’=
θ
m
－ q
确定总偏移量
方法一
方法二
方法三
【例2】 如图示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么(　　)
A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多
B．三种粒子打到屏上时的速度一样大
C．三种粒子运动到屏上所用时间相同
D．三种粒子一定打到屏上的同一位置
AD
例题3、如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为(　　)
A.U1∶U2＝1∶8 B.U1∶U2＝1∶4
C.U1∶U2＝1∶2 D.U1∶U2＝1∶1
A
谢谢！