高一物理带电粒子在电场中的运动PPT教学课件
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带电粒子在电场中的运动 PPT课件
思考：将一小球以初速度V0水平抛出，
其水平射程为l，求着地瞬间的速度的大小
和方向。
你能类比得到带电粒子在电场中运动的 研究方法吗?
15
例题2. 如右图，两个
相同极板的长l=6.0 cm， + + + + + +
相距d=2cm，极板间的 电压U=200V。一个电 Ｕ d
F
v
θ
y
子沿平行于板面的方
-q v0
总结：带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物 在重力场中的运动相似，有时像自由落体运动， 有时像抛体运动，依初速度是否为零而定。
19
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
2
eUt md
eUl mdv
eUl 2 2mdv 0 2
0
------
l
代入数据得y =0.36㎝
tanθ = v y eUl v 0 mdv 0 2
代入数据得θ=6.80
18
结论2：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
d
q
+
U
vt
-
6
解法一：从动力学和运动学角度分析粒子被加
速ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F=qE qU d
a=F/m qU md
vt22ax2q mU d d2q mU
其水平射程为l，求着地瞬间的速度的大小
和方向。
你能类比得到带电粒子在电场中运动的 研究方法吗?
15
例题2. 如右图，两个
相同极板的长l=6.0 cm， + + + + + +
相距d=2cm，极板间的 电压U=200V。一个电 Ｕ d
F
v
θ
y
子沿平行于板面的方
-q v0
总结：带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物 在重力场中的运动相似，有时像自由落体运动， 有时像抛体运动，依初速度是否为零而定。
19
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
2
eUt md
eUl mdv
eUl 2 2mdv 0 2
0
------
l
代入数据得y =0.36㎝
tanθ = v y eUl v 0 mdv 0 2
代入数据得θ=6.80
18
结论2：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
d
q
+
U
vt
-
6
解法一：从动力学和运动学角度分析粒子被加
速ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F=qE qU d
a=F/m qU md
vt22ax2q mU d d2q mU
带电粒子在电场中的运动ppt课件
2.2 带电粒子在电场中的运动
电子被加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。
在原子物理、核物理等领域，带电粒子被加速成高能粒子，轰击
原子、原子核，帮助人类认识物质微观结构。
电子在加速器中
是受到什么力作
用而加速的呢?
两类带电粒子
1.微观带电粒子（基本粒子）：电子、质子、α粒子，正负离子等.
图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电
室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打
到纸上，显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力，为使打在纸上的字
迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是( BC )
A．减小墨汁微粒的质量
B．增大偏转电场两板间的距离
C．减小偏转电场的电压
D．减小墨汁微粒的喷出速度
的匀强电场，如图所示。若两板间距 d＝1.0 cm，
板长 l＝5.0 cm，那么要使电子能从平行板间飞
出，两个极板上最大能加多大电压？
1 2
[解析] 加速过程，由动能定理得 eU＝ mv0
①
2
进入偏转电场，电子在平行于板面方向上做匀速运动 l＝v0t
②
F eU′
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a＝m＝ dm ③
代入绝对值进行计算，方向另外判断；
凡是标量运算，涉及有正负号的相关物理量均代入正负号进
行计算。这样统一后计算就不易出错了。
例1. （多选）如图，在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运
动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是 ( AC )
A.两板间距越大，加速度越小
B.两板间距离越小，则电子到达 Q 板时的
是 Ek1；如果 UAB＝－600 V，那么电子射出圆盘中心的动能是
电子被加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。
在原子物理、核物理等领域，带电粒子被加速成高能粒子，轰击
原子、原子核，帮助人类认识物质微观结构。
电子在加速器中
是受到什么力作
用而加速的呢?
两类带电粒子
1.微观带电粒子（基本粒子）：电子、质子、α粒子，正负离子等.
图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电
室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打
到纸上，显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力，为使打在纸上的字
迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是( BC )
A．减小墨汁微粒的质量
B．增大偏转电场两板间的距离
C．减小偏转电场的电压
D．减小墨汁微粒的喷出速度
的匀强电场，如图所示。若两板间距 d＝1.0 cm，
板长 l＝5.0 cm，那么要使电子能从平行板间飞
出，两个极板上最大能加多大电压？
1 2
[解析] 加速过程，由动能定理得 eU＝ mv0
①
2
进入偏转电场，电子在平行于板面方向上做匀速运动 l＝v0t
②
F eU′
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a＝m＝ dm ③
代入绝对值进行计算，方向另外判断；
凡是标量运算，涉及有正负号的相关物理量均代入正负号进
行计算。这样统一后计算就不易出错了。
例1. （多选）如图，在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运
动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是 ( AC )
A.两板间距越大，加速度越小
B.两板间距离越小，则电子到达 Q 板时的
是 Ek1；如果 UAB＝－600 V，那么电子射出圆盘中心的动能是
带电粒子在电场中的运动ppt
粒子的轨迹
定义
轨迹的形状取决于带电粒子的速度和加速度的方向。
形状
轨迹的弯曲程度取决于带电粒子所受的合力的大小和方向。
弯曲
03
偏转
当带电粒子的速度方向与所受合力方向不在同一直线上时，带电粒子将会发生偏转。
电场对粒子运动的影响
01
加速
电场对带电粒子产生力，使带电粒子获得加速度，从而改变带电粒子的速度和方向。
02
减速
当带电粒子的速度方向与所受合力方向相反时，带电粒子将会减速。
04
带电粒子在电场中的动力学
库仑力
带电粒子间相互作用的基本力，与电量成正比，与距离的平方成反比。
电场力
带电粒子在电场中受到的力，与电场强度成正比，与电荷成正比。
粒子的力
牛顿第二定律
描述粒子加速度与作用力的关系，F=ma。
电场中的牛顿第二定律
实验原理及步骤
实验数据的分析和处理
数据
记录的粒子轨迹、速度、时间和空间坐标等。
电荷粒子在电场中受到力的作用，可以控制粒子的运动轨迹和速度，实现带电粒子的定向移动和加速。
电场可以用于带电粒子的分离和检测，例如在离子色谱、质谱和电子显微镜等技术中，利用不同电场强度对带电粒子进行分离和检测。
电场在实验中的应用举例
电场对粒子的吸引或排斥
带电粒子在电场中受到电场的作用力后，其运动状态将发生变化，包括速度、加速度和轨迹等都将发生变化。
电场对粒子运动状态的影响
电场对粒子的作用
03
电场中带电粒子的运动规律
1
粒子的加速度
2
3
带电粒子在电场中受到的加速度是电场对带电粒子产生的力除以带电粒子的质量。
定义
加速度的方向与电场力的方向相同，因为电场力是带电粒子所受的合力。
定义
轨迹的形状取决于带电粒子的速度和加速度的方向。
形状
轨迹的弯曲程度取决于带电粒子所受的合力的大小和方向。
弯曲
03
偏转
当带电粒子的速度方向与所受合力方向不在同一直线上时，带电粒子将会发生偏转。
电场对粒子运动的影响
01
加速
电场对带电粒子产生力，使带电粒子获得加速度，从而改变带电粒子的速度和方向。
02
减速
当带电粒子的速度方向与所受合力方向相反时，带电粒子将会减速。
04
带电粒子在电场中的动力学
库仑力
带电粒子间相互作用的基本力，与电量成正比，与距离的平方成反比。
电场力
带电粒子在电场中受到的力，与电场强度成正比，与电荷成正比。
粒子的力
牛顿第二定律
描述粒子加速度与作用力的关系，F=ma。
电场中的牛顿第二定律
实验原理及步骤
实验数据的分析和处理
数据
记录的粒子轨迹、速度、时间和空间坐标等。
电荷粒子在电场中受到力的作用，可以控制粒子的运动轨迹和速度，实现带电粒子的定向移动和加速。
电场可以用于带电粒子的分离和检测，例如在离子色谱、质谱和电子显微镜等技术中，利用不同电场强度对带电粒子进行分离和检测。
电场在实验中的应用举例
电场对粒子的吸引或排斥
带电粒子在电场中受到电场的作用力后，其运动状态将发生变化，包括速度、加速度和轨迹等都将发生变化。
电场对粒子运动状态的影响
电场对粒子的作用
03
电场中带电粒子的运动规律
1
粒子的加速度
2
3
带电粒子在电场中受到的加速度是电场对带电粒子产生的力除以带电粒子的质量。
定义
加速度的方向与电场力的方向相同，因为电场力是带电粒子所受的合力。
高中物理带电粒子在电场中的运动ppt课件
由动能定理得qU1＝12mv02，v0＝ 2qmU1.
(2)离子在偏转电场中运动的时间 t 由于偏转电场是匀强电场，所以离子的运动类似平抛运 动．即：水平方向为速度为 v0 的匀速直线运动；竖直方向为初 速度为零的匀加速直线运动．则离子在偏转电场中的运动时间
t＝vL0＝L
m 2qU1.
第一章 静电场
第一章 静电场
【特别提醒】 (1)对带电粒子进行受力分析、运动特点分 析、力做功情况分析是选择解题规律的关键．
(2)选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能 关系列式简单、方便，不易出错．
第一章 静电场
如下图所示，两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子 质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远 到达A点，然后返回，|OA|＝h，此电子具有的初动能是( )
则：tan θ＝xy ql2U
则 x＝tany θ＝2mqlvU02d＝2l mv02d
由此可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板 间的 l/2 处沿直线射出似的．
第一章 静电场
如下图所示，在xOy平面上第Ⅰ象限内有平行于y轴的有 界匀强电场，方向如图．y轴上一点P的坐标为(0，y0)，有一电 子以垂直于y轴的初速度v0从P点垂直射入电场中，当匀强电场 的场强为E时，电子从A点射出，A点坐标为(xA,0)，则A点速度 vA的反向延长线与速度v0的延长线交点坐标为( )
edh A. U
eU C.dh
B．edUh eUh
D. d
第一章 静电场
解析： 答案： D
第一章 静电场
2．证明粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间 2l 处沿直线射出似的？
如图所示，粒子射出电场 时速度的反向延长线与初速 度方向的延长线相交于O点， O点与电场边缘的距离为x，
带电粒子在电场中的运动PPT课件
上距离界面PS 9 cm处, 粒子穿过界面PS最后垂 直打在放置于中心线上 的荧光屏bc上。(静电力 常数k=9×109 N·m2/C2)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远？
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略，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=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 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是（ A ） A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远？
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略，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=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 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是（ A ） A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
高中物理《带电粒子在电场中的运动》课件ppt
C.尽可能减小板间距d
v0
D.使电子的入射速度v0大些
h
h 1 ( eU )( L )2 2 md v0 h eL2
U 2mdv02
例7、a、b、c三个α粒子同时由同一点垂直进入偏转
电场,其轨迹如图，其中b恰好飞出电场，则（ ACD ）
A.在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
B. b和c同时飞离电场
由⑤⑦式可知 a b c ⑧
课堂小结：
一、带电粒子在匀强电场中的平衡：F合=0
二、带电粒子的匀变 速直线运动
从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析
三、带电粒子的匀变速曲线运动——偏转
粒子在与电场垂直的方向上做
类似平抛运动的分析方法
匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上 做初速度为零的匀加速运动
A.两板间距离越大，加速时间就越长，则获得的速率
就越大.
B.两板间距离越小，加速时间就越长，则获得的速率
就越大
C.与两板间的距离无关，仅与加速电压有关
D.以上解释都不对.
P
Q
eU 1 mv2
2
v 2eU m
v与d和t均无关.
U
2.带电粒子在电场中的匀变速曲线运动——偏转
例5、如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，
1、带电粒子的匀变速直线运动：
例3：如图所示，在真空中有一对平行金属板，板间 距离为d，两板间加以电压U．两板间有一个带正电 荷量为q的带电粒子 (不计重力) ，它在电场力的作用 下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板 时的速度有多大？
qE
若不计粒子重力，则该粒子沿
qE
电场线做匀加速直线运动。
C.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小
《带电粒子在电场中的运动》PPT优秀课件
带电粒子在电场中的运动
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速，又进入偏
2
1 2 qU2l
y＝2at ＝2dmv20
转电场(电压 U2)，射出偏转电场时偏移量
组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏；
管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子；
示波管原理示意图：
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1＝1mv20
2
U2l2
U2l
⇒y＝
，速度偏转角的正切值为 tan θ＝
。
4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压：
（2）信号电压：UYY'（竖直方向）
常见的信号电压：
示波管
研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？
要点：
（1）若周期电压发生变化，则象限图中形成
的图像也会变化。
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速，又进入偏
2
1 2 qU2l
y＝2at ＝2dmv20
转电场(电压 U2)，射出偏转电场时偏移量
组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏；
管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子；
示波管原理示意图：
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1＝1mv20
2
U2l2
U2l
⇒y＝
，速度偏转角的正切值为 tan θ＝
。
4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压：
（2）信号电压：UYY'（竖直方向）
常见的信号电压：
示波管
研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？
要点：
（1）若周期电压发生变化，则象限图中形成
的图像也会变化。
高中物理带电粒子在电场中的运动精品课件-PPT
四、示波器得原理 (第二课时)
1、示波器作用:就是一种用来观察电信号随时间 变化得电子仪器。
2、她得核心部件就是示波管:由电子枪、偏转电 极和荧光屏组成,管内抽成真空。
四、示波器得原理
产生高速飞 锯齿形扫 行得电子束 描电压
使电子沿x 方向偏移
待显示得 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
3、原
理已知:U1、l、YY׳偏转电极得电压U2、板间距d 、 板
y U2l2
4U1d
与粒子得电量q、 质量m无关
中,重力可忽略。在满足电子能射出平行板区得条
件下,下述四种情况中,一定能使电子得偏转角θ变大
得就是 ( )
A、U1变大、U2变大 C、U1变大、U2变小
B、U1变小、U2变大 D、U1变小、U2变小
析与解 对加速过程由动能定理:
qU1
1 2
mv02
mv02 2qU1
对偏转过程由偏转角正切公式:
开电场后得偏转角正切为0、25
√D、如果带电粒子得初动能为原来得2倍,则粒子离 开电场后得偏转角正切为0、25
强化练习
5、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子
(质量为4m、电量为2e)以相同得初动能垂
直射入同一偏转电场中,离开电场后,她们
得偏转角正切之比为
2:1,侧移之比
为
。2:1
tan qUl
析与解
y
qUl 2 2mv02d
而yc yb
v0c ya
ybv0b又y又 t1atvl20
2
tc tb ta tb
而la lb v0a v0b
Ek W qEy
Eka Ekb Ekc
强化练习
7、如图,电子在电势差为U1得加速电场中由静止开 始加速,然后射入电势差为U2得两块平行极板间得 电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空
高中物理精品PPT课件《带电粒子在电场中的运动》(23张)
如果带电粒子沿垂直电场的方向进入匀 强电场，它将怎样运动呢?
下面我们来探讨带电粒子的偏转
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
U
--------
l
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d v0
q、m +
UF
--------
l
1.q的受力怎样? －q的受力又怎样? 2.水平方向和竖直方向的运动性质怎样? 3.与学过的哪种运动形式类似? zxxk
二、带电粒子的偏转
带电粒子 沿垂直电场的方向进入匀强电场,
做类平抛运动：
垂直电场方向:zxxk 做匀速直线运动 平行电场方向: 做初速度为0的匀加速直线运动
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
UF
--------
偏移距离
y
+θ
v0
l
4.如何求粒子的偏移距离?
vy v
偏转角
5.如何求粒子的出射速度大小及偏转角?
解:垂直电场方向:飞行时间
t
l v0
平行电场方向:加速度 a F eU
m md
偏移距离
y
1 2
at 2
1 2
eUl2 mv02d
qUl
偏移角
vy a
tin
t
vy v0
下面我们来探讨带电粒子的偏转
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
U
--------
l
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d v0
q、m +
UF
--------
l
1.q的受力怎样? －q的受力又怎样? 2.水平方向和竖直方向的运动性质怎样? 3.与学过的哪种运动形式类似? zxxk
二、带电粒子的偏转
带电粒子 沿垂直电场的方向进入匀强电场,
做类平抛运动：
垂直电场方向:zxxk 做匀速直线运动 平行电场方向: 做初速度为0的匀加速直线运动
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
UF
--------
偏移距离
y
+θ
v0
l
4.如何求粒子的偏移距离?
vy v
偏转角
5.如何求粒子的出射速度大小及偏转角?
解:垂直电场方向:飞行时间
t
l v0
平行电场方向:加速度 a F eU
m md
偏移距离
y
1 2
at 2
1 2
eUl2 mv02d
qUl
偏移角
vy a
tin
t
vy v0
带电粒子在电场中的运动ppt课件
A
B
C
D
E
F
U
－
U ~
＋
U
u0
多级直线加速器示意图
0
T
2T
t
-u0
二、带电粒子在电场中的偏转
【情景】如图，水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L，相距为d，极板间的
电压为U。一电荷量为q质量为m的电子，从两板中央以水平速度v0射入。
【问题】
-
Y
1.请你分析电子的运动？ 2.求电子穿出电场时的侧移量y与偏转角的tanθ.
对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律，从
做功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律．
★研究带电粒子运动的主要工具：
电场力 F=qE
加速度 a=F/m
电场力的功 W=qU
动能定理
W
qU
1 2
mvt 2
1 2
mv02
一、带电粒子在电场中的加速
【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。
第十章 静电场中的能量 第 5 节 带电粒子在电场中的运动
教学目标
1．掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律． 2．带电粒子在电场中的偏转问题及应用 3．知道示波器的主要构造和工作原理．
新课引入
大型粒子对撞机
医用直线加速器(IGRT)
示波器
新课引入
在现代科学实验和技术设备中，常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。
t
X
Y′
课堂小结
通过本节课的学习，你学到了哪些知识？学会了哪些方法？
知识总结：
1.带电粒子在电场中的加速运动。
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运用运动合成的知识得：
（m,q)
Vo + + + + + + Vo
t l （1）
Vo
U
d a F Eq E U
E
V0
__ _ _ _ _ V
匀速 V 偏转 Vat 匀速
mm
d
a Uq （2） md
V at （3）
V 如图
水平方向
匀速运动
由123得
V
Uql md
o
竖直方向 匀加速运动
tgVVomUVdqo2l
h
C
A
d
B
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.
解法一、[牛顿定律和运动学规律]
v2 2gh
h
0 v2 2(a)d
a F qE mg qU min g
[例1]让原来静止的氢核,氘核,氚的混合物经同
一电场加速后,它们具有
[B]
A.相同的速度 B.相同的动能
C.相同的动量 D.以上都不对
[例2]在例1中,加速后,速度最大的是___氢__核______
[例3]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
V1
qU
+
U
对某一粒子（m.q一定）
_V 由动能定理可得
_ _ _
1 2m V VaV 2V2 mF1 2Vm 20V 2qm Vo U q2 0m2 E2 ad2qmq qmUUodU 2
当V0一定时，U越大，则V越大；U越小，V越小
当U 一定时，V0越大，则V越大；V0越小，V越小
知识点巩固
们速度大小之比为多少？ QA B
解析：质子和α粒子都是正离子，从A点释
放将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 qHm 2
v
q mH
[例4]如图所示，带负电的质点静止在水平放置的平行 板电容器两板间，距下板0.8cm,两板间的电势差 为300v.如果两板间的电势差减小到60v,则该质点 运动到极板上需要多少时间?
t2
0
可
得
U
m in
m g ( h d ) (V ) q
解法三、（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
带电粒子的偏转
金属板
正电荷 + + + + + + + +
I 负电荷 _ _ _ _ _ _ _ _
匀速
偏转
匀速
L
2.物体受变力作用,物体将做变__加__速_直__线__或__曲_线_ 运 动,具体情况可仿1中情况讨论.
带电粒子的加速
+ ++
++
匀速
++ +
_
E
__
__
__
加速
_
匀速
U
U
加速后粒子的速度怎样计算呢？
匀速+ +
加速
1 qU1
匀_ 速 由牛顿定律得：
_
若在匀强电场中
V +
(+q,m)+ +
V0
解析：设带电小球电量为q，则小球受
重力和电场力的作用。当U1=300V时，
小球平衡，故
mg q U1 d
当U2=60V时，带电小球将向下板做 匀加速直线运动，由牛顿定律得
0.8cm
mgqU2 ma d
又h=1/2at2
t 2U1h 4.5102s (U1U2)g
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.
远安一高物理组
课前准备知识
1.物体受恒力作用
(1)若初速度为零,则物体将沿此力的方向做 匀_加__速_直__线___运动.
物体运动与受力间的关系
(2)若初速度不为零,当力的方向与初速度方向 相同或相反,物体做_匀__变_速__直__线__运动;当力的方 向与初速度方向不在同一直线上时,物体做 _匀__变__速__曲_线___运动.
m
m
md
联立得U min
mg(h q
d)
(V )
C
A
d
B
解法二、[运动学规律和动量定理法]
小球自由落体时间由 h 1 gt 2
2
可得 t 1
2h g
进入电场后的匀减速运动的时间由
d
vt2
vc
2
0
t2
可 得 t2
g (t1 + t2 )-
q U m in d