人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动习题课(共24张PPT)

课后思考
1、如果考虑带电体的重力：如油滴 （G≠0），它在电场中的运动情况？ 阅读课本37页材料，理解密立根实验原理 2、完成学案课后练习
课后练习
1、如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的 小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电
场，它们分别落到A、B、C三点，则可判断（ D ）
两板间所加电压最大值对应 电子恰好沿板右边缘飞出
400V
5、如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间电 势差为U1,C、D两板间电势差为U2,一质量m,电荷 量q的带电粒子(重力不计)由静止开始,经A、B加速 后穿过CD发生偏转,最后打在荧光屏上,已知C、D 极板长为l1,荧光屏距CD右端的距离为l2,
解法一 运用运动学知识求解 解法二 运用能量知识求解
v2 2ad 2 qU d 2qU md m
v 2qU m
qU 1 mv2 2
v 2qU m
思 考：
1.非匀强电场中, 如何计算？
电场力做功，只与始末位置电势差有关
2.若带电粒子初速度V0 ≠0 ？
明确粒子V，a的变化情况
3.若粒子带负电，以初速度V0沿垂直场强方 向进入电场，运动情况如何？
l1
C
++++
d
----
AB
S
D
l2
(1) 粒子带正电还是带负 电?
(2) 粒子打在荧光屏上距
O点下方多远处?
O
y
1.带电粒子在各类电场中运动性质取决于: (1) 受力情况 (2) 初始状态
2.解 决 问 题 的 两 条 主 要 线 索 ： (1)力和运动的关系—— 牛顿第二定律 (2)功和能的关系—— 动能定理
2、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势 差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电 量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度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）
WAB
1 2
mv
2
1 2
mv02
WAB qU AB
qU AB q为负 v
1 mv 2
2qU AB m
21 2
v02
mv02
A- v0
2103 m / s
B
例与练
5、如图所示，A、B为平行金属板电容器，两板间 的距离为d，在A板的缺口的正上方距离为h的P 处，有一静止的、质量为m、带电量为+q的液滴 由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B板上， 两板间的电压U至少为多大？两板间场强E至少 为多大？
对全过程由动能定理：
mg(h d) qU 0
mg
U mg(h d) / qqEຫໍສະໝຸດ E U mg (h d )
mg
d
qd
综合提高
• 如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相 距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从距A 板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没 能到达B板,求AB间电势差的最小值.
A.三个小球在电场中运动加速度关系是aA＞aB＞aC B.三个小球到达正极时的动能关系是EKA ＞EKB ＞EKC C.三个小球在电场中运动时间相等 D.落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电
-
P V0
C B A+
课后练习
2、水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm，两板间距 d=1.0cm，两板间电压为90V，且上板为正，一个电 子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s从两板中间射 入，如图，求：（电子电量为-1.6×10-19C，质量为0.90×10-30kg） （1）电子飞出电场时的侧移量是多少？ （2）电子飞出电场时的速度大小是多少？ （3）电子飞出电场时速度偏转角的正切值是多少？
1.9 带电粒子在电场中 的运动
——习题课
回顾
带电粒子在电场中
要受到哪些力的作用?
电场力
带电粒子
1、基本粒子：如电子、质子、离子等. 带电粒子所受重力远小于电场力，一般都不考虑 重力（G=0，m≠0）
2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等， 一般都考虑重力（G≠0）
3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗 示或运动状态来判定.
U ++++++
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:类平抛运动。
d
V0
------
x方向：匀速直线运动
Y方向：加速度为
a qU md
L
3、x方向 vx v0 L v0t
Vy
v
φ
Vx
4、y方向
vy
qU L
md v0
y 1 qU L2
2 md v02
5、离开电场时的偏转角度的正切：
tan
vy v0
qUL mdv02
利用电场使带电粒子偏转分析方法
类 平
粒子在与电场垂直的方向上 做匀速直线运动
抛
运 粒子在与电场平行的方向上做初速
动 度为零的匀加速运动
偏移量：
y
1 2
at 2
1 2
eU md
l (
v0
)2
eUl 2 2mdv02
偏转角度： tan
vy v0
eUl mdv02
三、 加速和偏转一体
匀减速
知识点巩固
1、如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两 点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放， 到达B点时它们速度大小之比为多少？
Q
A
B
解析：质子和α粒子都是正离子，从A点释放受电
场力作用加速运动到B点。设AB两点间的电势差为
U，由动能定理有
1 2
mv2
qU
v
2qU m
vH qH m 2
解法一、[牛顿定律和运动学规律]
v2 2gh
0 v2 2(a)d
a F qE mg qUmin g
m
m
md
联立得U min
mg(h d ) (V ) q
h
C
A
d
B
• 解法二、（动能定理法）
由W=ΔEK可列全过程的动能定理方程 mg(h+d)-qUmin=0, Umin=mg(h+d)/q
v
q mH
2、M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，
m、-q的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场， 当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如
果要使这个带电粒子能够到达M、N两板间距的
B 1/2处返回，则下列说法正确的是 （ ）
A、使初速度减半 B、使M、N间电压加倍 C、使M、N间电压提高4倍 D、使初速度和M、N间电压都加倍
Md N - v0
U
3、如图所示,水平放置的A、B两平行金属板 相距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从 距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场, 但没能到达B板,求AB间电势差的最小值.
h
C
A
d
B
二、带电粒子的偏转
v⊥
v
++++++
φ
v0
-q
d
v0
y S
- - -l - - -
12345...沿粒S 垂子=?直穿离于越开板电面场方的时向时 速的偏间 度偏移tV角==?的=？？距离=？
带
加
电
粒电 子场
使
加速 速度
利用电场
速
在力
电
度 变 使带电粒子
化
偏
场
转
中
一、带电粒子的加速
+q + m ++
E
V0
匀速
++ ++ +
加速
U
_
_ _ V=?
__
__
_
匀速
U
U
q
+
F
1、受力分析: 水平向右的电场力
_
F＝Eq=qU/d
m
d 带电粒子的加速
2、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。
vy
v
_+
φ
++++++
v0
-q
y
m
U2
v0
U1 - - - - - L
v0
2qU1 m
y
qU2 2md
L2 v02
U2L2 4dU1
tan
qU2L mdv02
LU2 dU1
4、一束初速不计的电子流在经U =5000V的加 速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入 平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距 离d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么：要使电子 能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多 大电压？