高中物理 第一章 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動課件 新人教版選修3-1.ppt

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第九節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動,,第一章 靜電場,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.會分析帶電粒子在電場中的受力特點(diǎn)和運(yùn)動特點(diǎn)． 2．掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)遵循的規(guī)律． 3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理．,,第一章 靜電場,一、帶電粒子的加速 1．帶電粒子：對于質(zhì)量很小的帶電粒子，如電子、質(zhì)子等，雖然它們也會受到萬有引力(重力)的作用，但一般說來___________靜電力，可以忽略．,遠(yuǎn)小于,動能定理,[判一判] 1.(1)質(zhì)量很小的粒子不受萬有引力的作用.( ) (2)帶電粒子在電場中只受電場力作用時，電場力一定做正功. ( ) (3)電場力做正功時，粒子動能一定增加．( ) 提示：(1)× (2)× (3)×,二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1．進(jìn)入電場的方式：以初速度v0垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場．,勻速直線,勻加速直線,3．運(yùn)動規(guī)律(如圖),[想一想] 2.所帶電荷量相同的不同粒子，以相同的初速度垂直電場線射入勻強(qiáng)電場，它們在電場中的運(yùn)動相同嗎？ 提示：不一定相同.如果電性不同，帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)方向不同；如果質(zhì)量不同，它們在電場中的加速度不同.,三、示波管的原理 1．構(gòu)造 示波管是示波器的核心部件，外部是一個抽成真空的玻璃殼, 內(nèi)部主要由___________(發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成)、___________(由一對X偏轉(zhuǎn)電極板和一對Y偏轉(zhuǎn)電極板組成)和___________組成，如圖所示．,電子槍,偏轉(zhuǎn)電極,熒光屏,2．原理 (1)掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓． (2)燈絲被電源加熱后，出現(xiàn)熱電子發(fā)射，發(fā)射出來的電子經(jīng)加速電場加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，如果在Y偏 轉(zhuǎn)極板上加一個__________,在X偏轉(zhuǎn)極板上加一__________,在熒光屏上就會出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖像．,信號電壓,掃描電壓,1．帶電粒子的分類 (1)微觀粒子 如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外，此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)． (2)宏觀微粒 如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以 外，一般都不能忽略重力．,帶電粒子在電場中的加速,2．處理思路 (1)受力分析 仍按力學(xué)中受力分析的方法分析，只是多了一個電場力而已，如果帶電粒子在勻強(qiáng)電場中，則電場力為恒力(qE)；如果在非勻強(qiáng)電場中，則電場力為變力． (2)運(yùn)動過程分析 帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，受到的電場力與運(yùn)動方向在同一條直線上，做勻加(減)速直線運(yùn)動．,如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動．已知兩極板間電勢差為U，板間距為d，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動情況,下列敘述正確的是( ) A．若將板間距d增大一倍，則電子到達(dá)Q板的速率保持不變 B．若將板間距d增大一倍，則電子到達(dá)Q板的速率也增大一倍 C．若將兩極板間電勢差U增大一倍，則電子到達(dá)Q板的時間保持不變 D．若將兩極板間電勢差U增大一倍， 則電子到達(dá)Q板的時間減為一半 [思路探究] (1)電子在板間做什么運(yùn)動？ (2)有哪些方法可以求解v、t?,A,D,帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),特別提醒：對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題也可以選擇動能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向問題，必須采用把運(yùn)動分解的方法．,(2014·聊城三中高二月考)一束電子流在經(jīng)U＝5 000 V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示．若兩板間距d＝1.0 cm，板長l＝5.0 cm，那么要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大 電壓？ [思路探究] 如果平行板間電壓不斷增大，偏轉(zhuǎn)距離y將如何變化？電子的運(yùn)動軌跡如何變化？,[答案] 400 V,(1)處理帶電粒子在電場中先加速后偏轉(zhuǎn)的問題，常用的方法是動能定理、運(yùn)動的合成與分解、牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)公式等，通常將運(yùn)動分解成平行電場強(qiáng)度方向的勻變速直線運(yùn)動和垂直電場強(qiáng)度方向的勻速運(yùn)動． (2)帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場，關(guān)鍵看帶電粒子在電場中的偏移量，粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，分析時根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，這是求解極值問題的常用方法．,2. 如圖所示，一束帶電粒子(不計重力)垂直電場方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，試討論在以下情況中，粒子應(yīng)具有什么條件，才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ，已知粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m，極板長度為l，間距為d，電勢差為U.l、d、U為定值,q、m為不定值． (1)以相同的初速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場； (2)以相同的初動能Ek0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場； (3)先由同一電場直線加速后再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場．,答案：見解析,規(guī)范答題——帶電粒子在電場中的圓周運(yùn)動 [范例] (2013·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)(18分) 如圖，勻強(qiáng)電場中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場方向平行．a(chǎn)、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場方向平行．一電荷為q(q0)的質(zhì)點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動．經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時對軌道壓力的大小分別為Na和Nb.不計重力，求電場強(qiáng)度的大小E、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過a點(diǎn)和b點(diǎn)時的動能．,[名師點(diǎn)評] 電場中帶電粒子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，臨界狀態(tài)在等效“最高點(diǎn)”. (1)等效“最高點(diǎn)”的特點(diǎn)：mg和Eq的合力與繩的拉力在同一直線上，且方向相同. (2)等效“最低點(diǎn)”的特點(diǎn)：物體速度最大，繩的拉力最大，mg和Eq的合力與繩的拉力在同一直線上，且方向相反.,