带电粒子在电场中的运动课件人教版高中物理必修第三册.pptx

带电粒子在电场中的运动

★带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？★对于像质子、电子、离子等带电微粒在电场中运动时，我们怎样处理它们的受力？带电粒子，如：带电小球、尘埃、液滴等，在电场中通常要受到重力和电场力质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。研究运动前的”热身”

★研究带电粒子运动的主要工具：电场力加速度电场力的功动能定理F=qEa=F/mW=qU

1、带电粒子在电场中的加速qUm+_带电粒子的加速d如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）

1、带电粒子在电场中的加速qUm+_带电粒子的加速dF解法一运用运动学知识求解1、受力分析:水平向右的电场力F＝Eq=qU/d2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。

1、带电粒子在电场中的加速解法二运用能量知识求解qUm+_带电粒子的加速dF速度与电势差U、比荷量q成正比与距离无关

思考题如果两极板间不是匀强电场，以上两种方法是否也能用？为什么？由于电场力做功与电场是否匀强电场无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！1、带电粒子在电场中的加速

???+??????方法一：运动学方法二：动能定理??复杂，且只适用于匀强电场简单，适用于任何电场1、带电粒子在电场中的加速

1、带电粒子在电场中的加速例1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝发射时的速度为零。解：电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电势能变化（减少）为eU。电势能的变化全部转化为电子的动能。结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。

????????练习1、带电粒子在电场中的加速?

?+???速度方向与受力方向不共线匀变速曲线运动受力为恒力将运动分解平行于极板方向：垂直于极板方向：类平抛运动匀速直线初速度为0的匀加速直线2、带电粒子在电场中的偏转

2、带电粒子在电场中的偏转1、受力分析：粒子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d。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：vx=v0；L=v0t4、y方向：离开电场时偏移量:在电场中飞行时间:t==离开电场时偏转角:=tanαs

结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。★粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动★粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动2、带电粒子在电场中的偏转

?????练习BCD

??练习2：12：1

??练习1：21：2

已知离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度v0，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度v离开电场，已知平行板长为Ｌ，两板间距离为d，求：1）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度v的大小；2）离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。3、带电粒子加速与偏转问题综合

解：l++++++-------qv0Fu1vyv0由动能定理得到即=v01）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度Ｖ的大小t==加速度a=速度Ｖ的大小vy=at˙v时间Ｖ

2）离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。l++++++-------qyv0Fαu1vyv0横向偏移量解：at=速度偏转角的正切值：tanα=˙v0=vy偏转量和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场

典例分析1、电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是()A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小B

典例分析2、水平放置的两块平行金属板长l=5cm，两板间距d=1cm，两板间电压为U=90V，且上板带正电，一个电