高中物理带电粒子在电场中的运动ppt课件
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W qU 1 2m V t21 2m V 0 2
对于匀强电场则常用
W E q y q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
.
17
例题：
在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷q，质量 为m，只在电场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？
例题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？
电子的电荷量
e=1.6×10-19 C
-U +
.
5
解：金属丝和金属板间的电场虽然不是 匀强电场，但仍可用
WeU1mv2 0 2
可得 v 2 e U m
代入数据得：v=3.0×107 m/s
.
6
如图一带电粒子以垂直匀强电 场的场强方向以初速度v0射入电 场，若不计粒子的重力，带电粒 子将做什么运动？
U=200V.求2）电子射出电场时沿垂直板面方
向偏移的距离y。
F
++++++
y
-q
m- - - d- - -
L
U
.
12
解： 1）电子在垂直电场方向做匀速运动，由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0，
2）电子在沿电场方向做匀加速运动， 加速度a=F/m=qE/m=eU/md. 电子射出电场时竖直偏移的距离y=at2 /2，
复习： 1。基本规律和定律：
1） 匀变速运动规律—匀变速直线运动的所有公式； 2）牛顿运动定律——牛顿三大定律； 3）曲线运动的处理方法——运动的合成和分解； 4）动能定理； 5）能量守恒定律;
.
1
第八节 带电粒子 在电场中的运动
.
2
一、带电粒子在电场中的加速
例题：在加上电压U并处于真空中的金属 板间有一正电荷q，质量为m，只在电场力 作用下从静止释放，电荷将做什么运动？
++++++
+q
d
v0
F- - - - - -
l
.
7
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
++++++
+q v0
X
- - - - - -y
Y
L
垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：初速为零的匀加速直线运动
.
8
做类似平抛运动
垂直电
Vx=V0
运 场方向: X =V0t 动
分
ay=F/m=qE/m=qU/md
（其中t为电子在电场中运动时间），
根据y=at2 /2中，得到 y eU ( l )2 2md v
代入数值得y=0.36cm
.
13
例题2： 一电子水平射入如图所示的电场中，
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压
U=200V.求3)电子离开电场时偏转的角度φ。
vy
vt
++++++ φ
v0
F
y
-q
v0
m- - - d- - -
L
U2
.
14
3）电子离开电场时沿电场方向的分速度为Vy，
eU l
vy
at
md
v0
离开电场时的偏转角度为
tan
vy v0
eUl mdv02
角度为6.8度
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
------
.
15
例题2： 一电子水平射入如图所示的电场
例题2： 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方
向射入的电场，两极板的长度为L=6.0cm，相距d=2cm， 极板间电压U=200V.求1）电子射出电场所用时间？
.
18
注意：1、带电粒子：
（1）一般微观粒子（如电子、质子等），在电场 中运动时重力远小于电场力，所以一般不计重力。 但质量不可忽略。
（2）非匀强电场：如单个的正电荷形成的电场、 单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电 场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板 所形成的电场等。
3 、分析受力时要多一项电场力，讨论功能问题 时要正确计算电场力做功及电势能的变化。
.
20
直线加速器
～
粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同
中，射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板 的长度为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间
电压U=200V.4)如何求电子离开电场时的
速度？
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
.
16
二。带电粒子(微粒)在电场中的偏转问题
+ 处理电偏转问题的基本思路: + 1.运动的合成与分解; + 2.能量观点(动能定理）.
析
沿电场 y1 2a t21 2q m Et21 2q m U dt2 方向:
Vy atqm Etq m U dt
Vt2=V02+Vy2
Φ=?
.
9
例题2：
如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿 垂直电场方向射入的电场，两极板的长度为
L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压U=200V.
注：该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。
.
4
例题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？ 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。
金属丝
金属板
电子的质量为
V
0.91×10-30 kg， E
求电荷到达负极板时的速度？
U +
+
+
•q
+
F
-
--
-
+
d
-
A
B
.
3
1。运用运动学和动力学方法求解，设板间
距为d,因电场力为恒力，所以有
a F qU m md
根 据 v22v122ad
可 得 v2 2qU/m
2。运用能量观点求解
根 据 W q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
可 得 v2 2qU/m
.
21
练习1：一个初速度为零的电子，在场强为 4.0×103 V/m的匀强电场中被加速，求经过 2.0×10-8 s后，电子的速度和动能。
求1）电子射出电场所用时间？
++++++ F
-q
v0
m- - - d- - -
L
U
.
10
解： 1）电子在水平方向做匀速运动，由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=Hale Waihona Puke Baidu/v0，
.
11
例题2： 一电子水平射入如图所示的电场中，
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压
（2）带电体（如液滴、尘埃、小球等），一般重 力不能忽略。
一般情况下，带电粒子指微观粒子，但有时粒 子的含义不明确，需根据题目所给条件加以分析。 如重力与电场力大小相近时，重力不可忽略；若电 场力远大于重力，可忽略；也可根据物体的运动性 质来判断。
.
19
2、电场：
（1）匀强电场：如在带等量异种电荷的平行金属 板之间的电场
对于匀强电场则常用
W E q y q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
.
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例题：
在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷q，质量 为m，只在电场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？
例题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？
电子的电荷量
e=1.6×10-19 C
-U +
.
5
解：金属丝和金属板间的电场虽然不是 匀强电场，但仍可用
WeU1mv2 0 2
可得 v 2 e U m
代入数据得：v=3.0×107 m/s
.
6
如图一带电粒子以垂直匀强电 场的场强方向以初速度v0射入电 场，若不计粒子的重力，带电粒 子将做什么运动？
U=200V.求2）电子射出电场时沿垂直板面方
向偏移的距离y。
F
++++++
y
-q
m- - - d- - -
L
U
.
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解： 1）电子在垂直电场方向做匀速运动，由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0，
2）电子在沿电场方向做匀加速运动， 加速度a=F/m=qE/m=eU/md. 电子射出电场时竖直偏移的距离y=at2 /2，
复习： 1。基本规律和定律：
1） 匀变速运动规律—匀变速直线运动的所有公式； 2）牛顿运动定律——牛顿三大定律； 3）曲线运动的处理方法——运动的合成和分解； 4）动能定理； 5）能量守恒定律;
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1
第八节 带电粒子 在电场中的运动
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2
一、带电粒子在电场中的加速
例题：在加上电压U并处于真空中的金属 板间有一正电荷q，质量为m，只在电场力 作用下从静止释放，电荷将做什么运动？
++++++
+q
d
v0
F- - - - - -
l
.
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二、带电粒子在匀强电场中的偏转
++++++
+q v0
X
- - - - - -y
Y
L
垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：初速为零的匀加速直线运动
.
8
做类似平抛运动
垂直电
Vx=V0
运 场方向: X =V0t 动
分
ay=F/m=qE/m=qU/md
（其中t为电子在电场中运动时间），
根据y=at2 /2中，得到 y eU ( l )2 2md v
代入数值得y=0.36cm
.
13
例题2： 一电子水平射入如图所示的电场中，
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压
U=200V.求3)电子离开电场时偏转的角度φ。
vy
vt
++++++ φ
v0
F
y
-q
v0
m- - - d- - -
L
U2
.
14
3）电子离开电场时沿电场方向的分速度为Vy，
eU l
vy
at
md
v0
离开电场时的偏转角度为
tan
vy v0
eUl mdv02
角度为6.8度
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
------
.
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例题2： 一电子水平射入如图所示的电场
例题2： 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方
向射入的电场，两极板的长度为L=6.0cm，相距d=2cm， 极板间电压U=200V.求1）电子射出电场所用时间？
.
18
注意：1、带电粒子：
（1）一般微观粒子（如电子、质子等），在电场 中运动时重力远小于电场力，所以一般不计重力。 但质量不可忽略。
（2）非匀强电场：如单个的正电荷形成的电场、 单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电 场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板 所形成的电场等。
3 、分析受力时要多一项电场力，讨论功能问题 时要正确计算电场力做功及电势能的变化。
.
20
直线加速器
～
粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同
中，射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板 的长度为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间
电压U=200V.4)如何求电子离开电场时的
速度？
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
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二。带电粒子(微粒)在电场中的偏转问题
+ 处理电偏转问题的基本思路: + 1.运动的合成与分解; + 2.能量观点(动能定理）.
析
沿电场 y1 2a t21 2q m Et21 2q m U dt2 方向:
Vy atqm Etq m U dt
Vt2=V02+Vy2
Φ=?
.
9
例题2：
如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿 垂直电场方向射入的电场，两极板的长度为
L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压U=200V.
注：该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。
.
4
例题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？ 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。
金属丝
金属板
电子的质量为
V
0.91×10-30 kg， E
求电荷到达负极板时的速度？
U +
+
+
•q
+
F
-
--
-
+
d
-
A
B
.
3
1。运用运动学和动力学方法求解，设板间
距为d,因电场力为恒力，所以有
a F qU m md
根 据 v22v122ad
可 得 v2 2qU/m
2。运用能量观点求解
根 据 W q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
可 得 v2 2qU/m
.
21
练习1：一个初速度为零的电子，在场强为 4.0×103 V/m的匀强电场中被加速，求经过 2.0×10-8 s后，电子的速度和动能。
求1）电子射出电场所用时间？
++++++ F
-q
v0
m- - - d- - -
L
U
.
10
解： 1）电子在水平方向做匀速运动，由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=Hale Waihona Puke Baidu/v0，
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11
例题2： 一电子水平射入如图所示的电场中，
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压
（2）带电体（如液滴、尘埃、小球等），一般重 力不能忽略。
一般情况下，带电粒子指微观粒子，但有时粒 子的含义不明确，需根据题目所给条件加以分析。 如重力与电场力大小相近时，重力不可忽略；若电 场力远大于重力，可忽略；也可根据物体的运动性 质来判断。
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19
2、电场：
（1）匀强电场：如在带等量异种电荷的平行金属 板之间的电场