10.5 带电粒子在电场中的运动 课件(共19张PPT)

(共19张PPT)
带电粒子在电场中的运动
带电粒子
在电场中
1.平衡问题
2.加速问题
3.偏转问题
荧光屏
偏转电极
电子枪
真空玻璃管
【预备知识】带电粒子：
1、基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。
α粒子
质子
氚核
氘核
电子
2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
【例1】如图，水平放置的平行板间的匀强电场正中间P点，有一质量为m的带电粒子正好处于静止状态。求粒子的带电量？
P
U
d
一.带电粒子的平衡问题
二力平衡：mg=Eq
【例2】如图，在真空中有一对间距为d的平行金属板，两板间加以电压U。电子枪发出的质量为m，带电量为q的负电粒子在电场力的作用下，由静止开始从负极板向正极板运动，到达正板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）
二、带电粒子在匀强电场中加速
解法一　运用运动学求解
解法二　运用动能定理求解
d
【练习2】下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为U的电场后，哪种粒子速度最大
A、质子 B、氘核
C、氦核 D、氚核
与荷质比平方根成正比
α粒子
质子
氚核
氘核
电子
【练习3】如图，电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝1000V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）
A
-
v0
B
q为负
解:根据动能定理得:
动能定理：匀强或非匀强电场均适用
【练习4】如图示，一质量为m，带电量为+q的液滴自由下落，并从小孔进入相距为d的两带电平行板，液滴下落的最大深度为d/2，极板电压为U，液滴开始下落的高度h为：
A.qU／2mg
B.（qU／2mg）- d/2
C.（2mg／qU）- d/2
D.（qU／mg）- d/2
d
h
强调：两点的电势差问题
【引申】
【例3】两个相距为d 的平行金属板,有正对的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =0时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高，重力不计）
A
B
甲图
U/v
t/s
u
-u
乙图
T
T/2
【补充】在匀强电场中的周期性运动问题
a
v
A
B
甲图
U/v
t/s
u
-u
乙图
T
T/2
受力及运动情况分析：
0
t/s
v/m/s
T
2T
A
T/2
T
a
v’
还原模型
画v-t图
一直向B板运动
处理带电粒子在电场中运动的一般步骤
①分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否应该考虑重力，电场力是否恒定等。
②分析带电粒子的初始状态及条件，确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。
③建立正确的物理模型，确定解题途径是用动力学，或动能定理，或是两者结合使用。
方法小结
【练习5】如图所示，A 板的电势φA＝0，B板的电势φB 随时间的变化规律如图所示。则　　　　
A.若电子是在t＝0时刻进入的，它将一直向B板运动
B.若电子是在t＝时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
C.若电子是在t＝时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动
D.若电子是在t＝时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
B
A
t/ s
UB / v
0
U0
-U0
T
T/2
B
A
t/ s
U/ v
0
U0
-U0
t/ s
0
v0
-v0
v/ m/s
若电子是在t＝0时刻进入的
T/2
T/2
T
T
一直向B板运动
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则往复运动，但总的是向B板运动
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则往复运动。
T
t / s
U/ v
0
U0
-U0
T/2
2T
3T/2
T
0
T/2
2T
3T/2
t / s
v0
-v0
若电子是在t ＝时刻进入的
v / m/s
若A、B板间距很大，则先向B板运动，再反向运动离开A板
如图所示，A板的电势φA＝0，B板的电势φB随时间的变化规律如图所示。则　　　　
　 A.若电子是在t＝0时刻进入的，它将一直向B板运动
　 B.若电子是在t＝T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
C.若电子是在t＝T/4时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动
D.若电子是在t＝3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上
B
A
t/ s
UB / v
0
U0
-U0
补充练习1：如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极间的电压不变，则
把A板上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回．
把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落．
把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回．
把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落．
以上判断正确的是（　　）
补充练习2：如图所示，A、B、C三个小球（可视为质点）的质量分别为m、2m、3m，B小球带负电，电荷量为q，A、C两小球不带电（不考虑小球间的静电感应），不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E，以下说法正确的是
A．静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mg+qE
B．静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mg-qE
C．剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为qE
D·剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为 qE