浙江省高三物理復習 第6章 第6講 帶電粒子在電場中的運動(二)課件 新人教版

帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強電場場強的方向進入電場后，做類平拋運動如圖所示(1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時，受到恒定的與初速度方向成90角的電場力作用而做勻變速曲線運動 02220200/1,2t22an.ytl vFqEqUammmdql Uyatmv dvqUlvmv d偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法類似于平拋運動的分析處理，應(yīng)用運動的合成和分解的知識沿初速度方向為速直線運動，運動時間：沿電場力方向為初速度為零的加速直線運動：離開電場時的偏移量：離開電場時的偏轉(zhuǎn)角： 020001,23tan.2UqUmvUlU dqm對粒子偏角的討論若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)過同一加速電壓加速后進入偏轉(zhuǎn)電場時，則由動能定理有則由上式可知，粒子的偏角與粒子 、 無關(guān)僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場，即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速進入同一偏轉(zhuǎn)電場后，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的 22022020121,22tan24.yatqUlOdmvqUldmvylOxxqUlmv d粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時偏移量作粒子速度的反向延長線，設(shè)交于 點，點與電場邊緣的距離為 ，則由此可知，粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時，速度的反向延長線與初速度延長線的交點平分沿初速度方向的位移一、帶電粒子在偏轉(zhuǎn)過程中的運動學量的分析例1、如圖661，一電子(電量為e，質(zhì)量為m)經(jīng)水平勻強電場(兩板間電壓為U0)加速后，進入一板間距離為d，板長為l，兩板間電壓為U的平行金屬板YY，垂直場強方向沿中心線射入兩平行金屬板中間的勻強電場中，如圖所示，若粒子能射出兩板間，求：(1)粒子射出水平電場時的速度；(2)粒子末速度的大小和方向；(3)粒子離開電場的偏移量y及偏轉(zhuǎn)角.圖661 200002000001,21tan2122yyeeUmvtvUelvatdmvvUelUlvdUdmvUvm粒子在水平電場中做勻加速直線運動：所以粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間： 粒子在豎直方向的速度： 設(shè)粒子末速度與水平方向成 角，則析：解 220202220222000011222tan3224ar,t22c anyvvvUe leUU elmmyatdm vUd UUldUUlldUdU末速度大小為 偏移量 偏轉(zhuǎn)角 即第問中的 ，即2221,214()tan,2tan2.2yUqLULydmvU dvUqLULvdmvU dLy要清楚過程帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的側(cè)移量：千萬不要死記公式，要清楚物理過程要根據(jù)不同的已知條件，改用不同的表達形式 已知初速度、初動能、初動量或加速電壓等 要會類比：偏角：注意到，說明穿出時刻的末速度的反向延長線與初速度延長線交點恰好在水平位移的點評：中點這一點和平拋運動的結(jié)論相同變式訓練1、如圖662所示，一束帶電粒子(不計重力)垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，試討論以下情況中，粒子應(yīng)具備什么條件下才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角(U、d、L保持不變).求：(1)進入偏轉(zhuǎn)電場的速度相同；(2)進入偏轉(zhuǎn)電場的動能相同； (3)先由同一加速電場加速后，再進入偏轉(zhuǎn)電場圖662 2220200202021122arctan1212,arctan42/23q mqmUqLyyatmdvUqLmdvvymvyUqUmvULULddyqyUU由題意可得：偏轉(zhuǎn)距離 ： 偏轉(zhuǎn)角 ： 因為 相同，當， 、 相同因為，當， 、 相同設(shè)加速電壓為，由可得： 可見：，只要經(jīng)過同一加速電場加速，再垂直進入解析：相同相同不論帶電粒子的同一偏轉(zhuǎn)電場，、 如和何都相同二、帶電粒子在偏轉(zhuǎn)過程中的功和能的分析例2、一束質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進入勻強電場，如圖663所示，如果兩極板的電壓為U，兩極板間的距離為d，板長為L，設(shè)粒子束不 會 擊 中 極 板 ， 則 粒 子 從 進 入 電 場 到 飛 出 極 板 時 電 勢 能 的 變 化 量 為_(粒子的重力忽略不計)圖6632222202q U Lmd v222202220222001122122pLtvUq U Lmq Lyatdm vUqUqLEEqddd vvym粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動運動時間：在豎直方向偏移量電勢能變化量即為電場做功的數(shù)值所以電勢能減少量為解析：點評：注意用功能觀點分析帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時，電場力做的功并不總是WqU(U指兩極板間的電壓)，若帶電粒子打出極板，則要根據(jù)偏移量y來求電場力做的功：WqEy.變式訓練2、如圖664所示，邊長為L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強電場電量為q、動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab方向進入電場，不計重力(1)若粒子從c點離開電場，求電場強度的大小和粒子離開電場時的動能；(2)若粒子離開電場時動能為Ek，則電場強度為多大？圖664 2202000222222220224,1,224251,2()kktktkkkkkykkykkkkkkqEtqELL v tLmmvEEqEL EEqLqEtqELbcL v tvmmvq E Lq E LEEmvmvEEEEEqLcdqEL EEEqEL EEEEEqL， 所以 ，所以若粒子由邊離開電場， ， 所以 若粒子由邊離開電場，所解析： 以