第1章静电场 第9节带电粒子在电场中的运动.ppt

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1、第九节　带电粒子在电场中的运动学习目标：1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律.2．知道示波管的主要构造和工作原理.重点难点：应用动力学的观点和功能关系来分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题.易错问题：何时考虑带电粒子在电场中运动时的重力.课标定位一、带电粒子1．带电粒子，如电子、质子等，由于质量很小，重力静电力，故重力可以忽略.2．带电粒子在电场中运动的两种最简单的情况是加速和偏转.远小于二、带电粒子的加速如图1－9－1所示，质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中.图1－9－11

2、．静电力对它做的功：W＝.2．带电粒子到达负极板速率为v，它的动能为Ek＝mv2.3．由动能定理可知，可解出v＝4．带电粒子在非匀强电场中加速，上述结果仍适用.qU三、带电粒子在电场中的偏转1．进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场.2．受力特点：电场力大小，且方向与初速度v0的方向.3．运动特点：做运动，与力学中的类似.不变垂直匀变速曲线平抛运动4．运动规律(如图1－9－2所示)：图1－9－2(1)水平方向：①速度：vx＝②位移：x＝l＝v0v0t(2)竖直方向：①速度：vy＝at＝②位移：(3)偏转角度：ta

3、nθ＝四、示波管的原理1．构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、(由偏转电极XX′和偏转电极YY′组成)和组成，如图1－9－3所示.电子枪偏转电极荧光屏图1－9－32．原理灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在电极YY′之间加一个，在XX′偏转板上加一，在荧光屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象.待显示的信号电压仪器自身产生的锯齿形电压一、带电粒子的加速1．受力分析：因带电粒子(电子、质子、α粒子)

4、受到的重力远远小于电场力，所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时可忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则不可忽略重力，在分析这类问题时只需求电场力与重力的合力就可以了.2．处理方法：可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：两个角度内容动力学角度功能关系角度涉及知识应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式功的公式及动能定理选择条件匀强电场，电场力是恒力可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，电场力可以是恒力，也可以是变力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规律解题的关键.2．选择解题的方法是优先从功能关系角

5、度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错.特别提醒二、带电粒子的偏转(如图1－9－4所示)图1－9－41．基本关系对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及到方向问题，必须采用把运动分解的方法.特别提醒如图1－9－5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，它们的速度大小之比是多少？例1类型一带电粒子被加速图1－9－5【思路点拨】带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定

6、理.【答案】∶11.(2010年北京海淀区高二教学质量检测)图1－9－6为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略.电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是()变式拓展图1－9－6如图1－9－7所示，有一电子(电量为e)经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB的长度.(2)电子穿出电场时的动能.图1－9－7例2类

7、型二带电粒子在电场中的偏转(2)设电子穿过电场时的动能为Ek，根据动能定理Ek＝2．如图1－9－8所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上.在A板的中央P点放置一个电子发射源.可以向各个方向释放电子.设电子的质量为m、电荷量为e，射出的初速度为v.求电子打在B板上的区域面积？(不计电子的重力)图1－9－8变式拓展解析：打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速运动，即r＝vt①在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即d＝at2②(2010年济南市高二质检)

8、如图1－9－9所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m、带电荷量为－q的油滴以速度v竖直向上运动.已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v.求：场强E的大小及A、B两点间的电势差.图1－9－9例3类型三带电体在电场中的运动【解析】油滴在重