带电粒子在静电场中的运动专题复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

高中物理选修3-1第一章静电场复习带电粒子在场中运动带电粒子在场中运动第1页一、带电粒子在电场中加速问题一、带电粒子在电场中加速问题在匀强电场中在匀强电场中在匀强电场中在匀强电场中带电粒子做匀加速直线运动，可经过牛顿定律带电粒子做匀加速直线运动，可经过牛顿定律带电粒子做匀加速直线运动，可经过牛顿定律带电粒子做匀加速直线运动，可经过牛顿定律和匀变速运动运动学公式进行讨论和匀变速运动运动学公式进行讨论和匀变速运动运动学公式进行讨论和匀变速运动运动学公式进行讨论1.1.1.1.用力和运动观点讨论用力和运动观点讨论用力和运动观点讨论用力和运动观点讨论2.2.2.2.用功和能观点讨论用功和能观点讨论用功和能观点讨论用功和能观点讨论依据动能定理，依据动能定理，依据动能定理，依据动能定理，在在在在任意电场中任意电场中任意电场中任意电场中可经过可经过可经过可经过式求解，在式求解，在式求解，在式求解，在匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场中中中中即可经过即可经过即可经过即可经过式又可经过式又可经过式又可经过式又可经过式求解式求解式求解式求解第2页例例例例1.1.1.1.在点电荷在点电荷在点电荷在点电荷Q Q Q Q电场中有电场中有电场中有电场中有A A A A、B B B B两点，将质子和两点，将质子和两点，将质子和两点，将质子和粒粒粒粒子分别从子分别从子分别从子分别从A A A A点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和粒子电性相粒子电性相粒子电性相粒子电性相同，带电量之比为同，带电量之比为同，带电量之比为同，带电量之比为1:21:21:21:2，质量之比为，质量之比为，质量之比为，质量之比为1:41:41:41:4，则抵达，则抵达，则抵达，则抵达B B B B点点点点时，它们速度大小之比为多少？时，它们速度大小之比为多少？时，它们速度大小之比为多少？时，它们速度大小之比为多少？Q Q Q QAB B带电粒子运动为变加速运动带电粒子运动为变加速运动,不可能经过力和运动关系求解不可能经过力和运动关系求解.但注意到但注意到W=qUW=qU这一关系式对匀强电场和非匀强电场都是适用这一关系式对匀强电场和非匀强电场都是适用,所以用能量观点入手所以用能量观点入手由动能定理求解此题由动能定理求解此题.解：质子和解：质子和解：质子和解：质子和粒子从粒子从粒子从粒子从A A A A到到到到B B B B运动过程运动过程运动过程运动过程中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得中，分别应用动能定理得联立联立联立联立两式可解出它们抵达两式可解出它们抵达两式可解出它们抵达两式可解出它们抵达B B B B点时速度大小之比为点时速度大小之比为点时速度大小之比为点时速度大小之比为 第3页例例例例2.2.2.2.在在在在P P P P板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向Q Q Q Q板运动，则关于板运动，则关于板运动，则关于板运动，则关于电子抵达电子抵达电子抵达电子抵达Q Q Q Q板时速率，以下解释正确是板时速率，以下解释正确是板时速率，以下解释正确是板时速率，以下解释正确是（）A.A.A.A.两板间距离越大，加速时间就越长，两板间距离越大，加速时间就越长，两板间距离越大，加速时间就越长，两板间距离越大，加速时间就越长，则取得速率就越大则取得速率就越大则取得速率就越大则取得速率就越大.B.B.B.B.两板间距离越小，加速时间就越长，两板间距离越小，加速时间就越长，两板间距离越小，加速时间就越长，两板间距离越小，加速时间就越长，则取得速率就越大则取得速率就越大则取得速率就越大则取得速率就越大C.C.C.C.与两板间距离无关，仅与加速电压相关与两板间距离无关，仅与加速电压相关与两板间距离无关，仅与加速电压相关与两板间距离无关，仅与加速电压相关D.D.D.D.以上解释都不对以上解释都不对以上解释都不对以上解释都不对.C C PQU第4页二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动 垂直射入匀强电场带电粒子,在电场中偏转是类平抛问题,与重力场中平抛运动处理方式相同,也就是“正交分解”法.即在垂直电场线方向上为匀速运动，在平行电场线方向上为初速度为零匀加速运动注意(1)合分运动等效性、独立性和等时性(2)对每个分运动及合运动用能量观点处理问题.第5页例例1.1.一束电子自下而上进人一水平方向匀强电场后发一束电子自下而上进人一水平方向匀强电场后发生偏转，则电场方向为生偏转，则电场方向为_，进人电场后，电子，进人电场后，电子动能动能_（填（填”增加增加”、”降低降低”或或”不变不变”）.水平向左水平向左水平向左水平向左增加增加增加增加 依据带电粒子轨迹求解相关问题时,做出带电粒子初速度和电场力矢量两个有向线段图示是解题出发点v0FEs解析：因为电子是基本粒子，因为电子是基本粒子，因为电子是基本粒子，因为电子是基本粒子，其重力比电场力小得多，可忽略其重力比电场力小得多，可忽略其重力比电场力小得多，可忽略其重力比电场力小得多，可忽略重力。电子所受初速度与电场力重力。电子所受初速度与电场力重力。电子所受初速度与电场力重力。电子所受初速度与电场力（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做“类平类平类平类平抛运动抛运动抛运动抛运动”电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，电子动能增加。电子动能增加。电子动能增加。电子动能增加。第6页例例例例3.3.3.3.二价氧离子与一价碳离子从水平放置平行金属板中二价氧离子与一价碳离子从水平放置平行金属板中二价氧离子与一价碳离子从水平放置平行金属板中二价氧离子与一价碳离子从水平放置平行金属板中央沿垂直于电场方向发射，在以下各种情况下，求它们央沿垂直于电场方向发射，在以下各种情况下，求它们央沿垂直于电场方向发射，在以下各种情况下，求它们央沿垂直于电场方向发射，在以下各种情况下，求它们飞出电场时，在竖直方向上偏移位移大小之比？飞出电场时，在竖直方向上偏移位移大小之比？飞出电场时，在竖直方向上偏移位移大小之比？飞出电场时，在竖直方向上偏移位移大小之比？射入时速度相同射入时速度相同射入时速度相同射入时速度相同.射入时动量相同射入时动量相同射入时动量相同射入时动量相同.射入时动能相同射入时动能相同射入时动能相同射入时动能相同.经相同电压加速后射入经相同电压加速后射入经相同电压加速后射入经相同电压加速后射入.1:11:11:11:13:23:23:23:28:38:38:38:32:12:12:12:1与q和m无关求解物理量之比程序设计求解物理量之比程序设计1.1.找出所求量表示式找出所求量表示式;2.;2.先确定常量先确定常量;3.;3.再确定所求再确定所求量量(因变量因变量)与表示式中自变量百分比式与表示式中自变量百分比式4.4.代入数值求解代入数值求解.第7页例例例例2.a2.a2.a2.a、b b b b、c c c c、d d d d为匀强电场中四个等势面，一个电子从为匀强电场中四个等势面，一个电子从为匀强电场中四个等势面，一个电子从为匀强电场中四个等势面，一个电子从N N N N点平行于等势面方向射入匀强电场后运动轨迹如实线点平行于等势面方向射入匀强电场后运动轨迹如实线点平行于等势面方向射入匀强电场后运动轨迹如实线点平行于等势面方向射入匀强电场后运动轨迹如实线NMNMNMNM，由此可知（由此可知（由此可知（由此可知（）A.A.A.A.电子在电子在电子在电子在N N N N动能大于在动能大于在动能大于在动能大于在M M M M点动能点动能点动能点动能 B.B.B.B.电子在电子在电子在电子在N N N N点电势能小于在点电势能小于在点电势能小于在点电势能小于在M M M M点电势能点电势能点电势能点电势能C.C.C.C.电场强度方向向左电场强度方向向左电场强度方向向左电场强度方向向左 D.D.D.D.电场中电场中电场中电场中a a a a点电势低于点电势低于点电势低于点电势低于b b b b电电势电电势电电势电电势 abcdNMD D模型化归：带电粒子在匀强电场中做“类平抛运动”v0FES解析解析解析解析 ：因为电子是基本粒子，其：因为电子是基本粒子，其：因为电子是基本粒子，其：因为电子是基本粒子，其重力比电场力小得多，可忽略重重力比电场力小得多，可忽略重重力比电场力小得多，可忽略重重力比电场力小得多，可忽略重力。电子所受初速度与电场力力。电子所受初速度与电场力力。电子所受初速度与电场力力。电子所受初速度与电场力（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做（合外力）垂直，电子做“类平类平类平类平抛运动抛运动抛运动抛运动”电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹电场力方向指向曲线凹侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，侧，应水平向右，电场力做正功，电子动能增加电子动能增加电子动能增加电子动能增加,电势能减小。电势能减小。电势能减小。电势能减小。第8页例例例例4.4.4.4.如图是一个说明示波管工作部分原理图，电子经过如图是一个说明示波管工作部分原理图，电子经过如图是一个说明示波管工作部分原理图，电子经过如图是一个说明示波管工作部分原理图，电子经过加速后以速度加速后以速度加速后以速度加速后以速度v v v v0 0 0 0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏移量为移量为移量为移量为h h h h，两平行板间距为，两平行板间距为，两平行板间距为，两平行板间距为d d d d，电压为，电压为，电压为，电压为U U U U，板长为，板长为，板长为，板长为L L L L，每单，每单，每单，每单位电压引发偏移量（位电压引发偏移量（位电压引发偏移量（位电压引发偏移量（h/Uh/Uh/Uh/U）叫做示波管灵敏度，为了提）叫做示波管灵敏度，为了提）叫做示波管灵敏度，为了提）叫做示波管灵敏度，为了提升灵敏度，可采取方法是（升灵敏度，可采取方法是（升灵敏度，可采取方法是（升灵敏度，可采取方法是（）A.A.A.A.增加两极板间电势差增加两极板间电势差增加两极板间电势差增加两极板间电势差U U U U B.B.B.B.尽可能缩短板长尽可能缩短板长尽可能缩短板长尽可能缩短板长L L L L C.C.C.C.尽可能减小板间距尽可能减小板间距尽可能减小板间距尽可能减小板间距d d d d D.D.D.D.使电子入射速度使电子入射速度使电子入射速度使电子入射速度v v v v0 0 0 0大些大些大些大些 hv0C C先找到物理量表示式先找到物理量表示式先看常量后看变量先定性判断后定量计算先定性判断后定量计算第9页例例例例5.5.5.5.一个电子以一个电子以一个电子以一个电子以4.0104.0104.0104.0106 6 6 6m m m ms s s s速度沿与电场垂直方向速度沿与电场垂直方向速度沿与电场垂直方向速度沿与电场垂直方向从从从从A A A A点飞进匀强电场，而且从另一端点飞进匀强电场，而且从另一端点飞进匀强电场，而且从另一端点飞进匀强电场，而且从另一端B B B B点沿与场强方向成点沿与场强方向成点沿与场强方向成点沿与场强方向成1501501501500 0 0 0角方向飞出，那么，角方向飞出，那么，角方向飞出，那么，角方向飞出，那么，A A A A、B B B B两点间电势差为多少伏？两点间电势差为多少伏？两点间电势差为多少伏？两点间电势差为多少伏？(电子质量为电子质量为电子质量为电子质量为9.1109.1109.1109.11031 31 31 31 kg).kg).kg).kg).学会用能量观点处理带电粒子在电场中运动问题；曲线运动基本解法就是运动合成和分解。vAAB1500vBvAvy600解：电子垂直进入匀强电场中，做类平抛运动解：电子垂直进入匀强电场中，做类平抛运动解：电子垂直进入匀强电场中，做类平抛运动解：电子垂直进入匀强电场中，做类平抛运动依据动能定理得依据动能定理得依据动能定理得依据动能定理得联立联立联立联立两式解出两式解出两式解出两式解出ABABABAB两点电势差两点电势差两点电势差两点电势差负号说明负号说明负号说明负号说明A A A A点电势比点电势比点电势比点电势比B B B B点低点低点低点低第10页例例例例6.a6.a6.a6.a、b b b b、c c c c三个三个三个三个粒子同时由同一点垂直进入偏转电场粒子同时由同一点垂直进入偏转电场粒子同时由同一点垂直进入偏转电场粒子同时由同一点垂直进入偏转电场,其轨迹如图所表示其轨迹如图所表示其轨迹如图所表示其轨迹如图所表示,其中其中其中其中b b b b恰好飞出电场，由此能够必定恰好飞出电场，由此能够必定恰好飞出电场，由此能够必定恰好飞出电场，由此能够必定（）A.A.A.A.在在在在b b b b飞离电场同时，飞离电场同时，飞离电场同时，飞离电场同时，a a a a刚好打在负极板上刚好打在负极板上刚好打在负极板上刚好打在负极板上 B.bB.bB.bB.b和和和和c c c c同时飞离电场同时飞离电场同时飞离电场同时飞离电场 C.C.C.C.进入电场时，进入电场时，进入电场时，进入电场时，c c c c速度最大，速度最大，速度最大，速度最大，a a a a速度最小速度最小速度最小速度最小 D.D.D.D.动量增量相比，动量增量相比，动量增量相比，动量增量相比，c c c c最小，最小，最小，最小，a a a a和和和和b b b b一样大一样大一样大一样大 abcA C DA C DxyO解：解：解：解：粒子做类平抛运动粒子做类平抛运动粒子做类平抛运动粒子做类平抛运动由图看出由图看出由图看出由图看出由由由由式可知式可知式可知式可知由由由由式可知式可知式可知式可知由由由由式可知式可知式可知式可知依据动量定理得依据动量定理得依据动量定理得依据动量定理得第11页例例例例7.7.7.7.带电粒子射入两块平行极板间匀强电场中，入射带电粒子射入两块平行极板间匀强电场中，入射带电粒子射入两块平行极板间匀强电场中，入射带电粒子射入两块平行极板间匀强电场中，入射方向跟极板平行，重力忽略方向跟极板平行，重力忽略方向跟极板平行，重力忽略方向跟极板平行，重力忽略.若初动能为若初动能为若初动能为若初动能为E E E Ek k k k，则离开电，则离开电，则离开电，则离开电场时动能为场时动能为场时动能为场时动能为2E2E2E2Ek k k k，假如初速度增为原来，假如初速度增为原来，假如初速度增为原来，假如初速度增为原来2 2 2 2倍，则离开电倍，则离开电倍，则离开电倍，则离开电场时动能为（场时动能为（场时动能为（场时动能为（）A.3EA.3EA.3EA.3Ek k k k B.4E B.4E B.4E B.4Ek k k k C.17E C.17E C.17E C.17Ek k k k/4 D.9E/4 D.9E/4 D.9E/4 D.9Ek k k k/2 /2 /2 /2 C C包括到动能改变,应考虑用动能定了解题过程一过程一过程一过程一:过程二过程二过程二过程二:解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动解：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动联立联立联立联立两式可得两式可得两式可得两式可得联立联立联立联立式可得式可得式可得式可得模型化归：带电粒子在匀强电场中做“类平抛运动”第12页三、带电粒子在电场中加速偏转综合问题三、带电粒子在电场中加速偏转综合问题带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.离开电场时偏转角离开电场时偏转角离开电场时偏转角离开电场时偏转角 离开电场时偏移量离开电场时偏移量离开电场时偏移量离开电场时偏移量 带电粒子离开电场时偏转角和偏移量均与带电粒子质量和电量带电粒子离开电场时偏转角和偏移量均与带电粒子质量和电量无关无关.只要电性相同带电粒子只要电性相同带电粒子,在电场中留下轨迹相同在电场中留下轨迹相同,所以无所以无法将电性相同粒子分开法将电性相同粒子分开.第13页例例例例1 1 1 1一束电子流在经一束电子流在经一束电子流在经一束电子流在经U U U U1 1 1 15000V5000V5000V5000V加速电压加速后，在距加速电压加速后，在距加速电压加速后，在距加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间匀强电场，如图所表示，两极板等距处垂直进入平行板间匀强电场，如图所表示，两极板等距处垂直进入平行板间匀强电场，如图所表示，两极板等距处垂直进入平行板间匀强电场，如图所表示，若两板间距若两板间距若两板间距若两板间距d d d d1.0cm1.0cm1.0cm1.0cm，板长，板长，板长，板长L L L L5.0cm5.0cm5.0cm5.0cm，那么，要使电子，那么，要使电子，那么，要使电子，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？能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？dv0UL解：电子在加速电场中加速过程中解：电子在加速电场中加速过程中解：电子在加速电场中加速过程中解：电子在加速电场中加速过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中联立联立联立联立两式可得两个极板上所加电压最大值两式可得两个极板上所加电压最大值两式可得两个极板上所加电压最大值两式可得两个极板上所加电压最大值瞬时速度是联络两个过程桥梁。第14页例例例例2.2.2.2.静止电子在加速电压静止电子在加速电压静止电子在加速电压静止电子在加速电压U U U U1 1 1 1作用下从作用下从作用下从作用下从O O O O经经经经P P P P板小孔射出板小孔射出板小孔射出板小孔射出,又垂直进入平行金属板间电场又垂直进入平行金属板间电场又垂直进入平行金属板间电场又垂直进入平行金属板间电场,在偏转电压在偏转电压在偏转电压在偏转电压U U U U2 2 2 2作用下偏转作用下偏转作用下偏转作用下偏转一段距离一段距离一段距离一段距离.现使现使现使现使U U U U1 1 1 1加倍加倍加倍加倍,要想使电子运动轨迹不发生改变要想使电子运动轨迹不发生改变要想使电子运动轨迹不发生改变要想使电子运动轨迹不发生改变,应该（应该（应该（应该（）A.A.A.A.使使使使U U U U2 2 2 2加倍加倍加倍加倍 B.B.B.B.使使使使U U U U2 2 2 2变为原来变为原来变为原来变为原来4 4 4 4倍倍倍倍C.C.C.C.使使使使U U U U2 2 2 2变为原来变为原来变为原来变为原来 倍倍倍倍 D.D.D.D.使使使使U U U U2 2 2 2变为原来变为原来变为原来变为原来1 1 1 12 2 2 2倍倍倍倍U1U2POA A要使电子轨迹不变要使电子轨迹不变要使电子轨迹不变要使电子轨迹不变,则应使则应使则应使则应使电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,任一水平任一水平任一水平任一水平位移位移位移位移x x x x所对应侧移距离所对应侧移距离所对应侧移距离所对应侧移距离y y y y不变不变不变不变.解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.联立联立联立联立两式可得电子偏移量两式可得电子偏移量两式可得电子偏移量两式可得电子偏移量由此选项由此选项由此选项由此选项A A A A正确正确正确正确电学搭台，力学唱戏。第15页例例例例3 3 3 3电子在电势差为电子在电势差为电子在电势差为电子在电势差为U U U U1 1 1 1加速电场中由静止开始运动加速电场中由静止开始运动加速电场中由静止开始运动加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为然后射入电势差为然后射入电势差为然后射入电势差为U U U U2 2 2 2两块平行板间匀强电场中两块平行板间匀强电场中两块平行板间匀强电场中两块平行板间匀强电场中,在满足在满足在满足在满足电子射出平行板区条件下电子射出平行板区条件下电子射出平行板区条件下电子射出平行板区条件下,下述四种情况中下述四种情况中下述四种情况中下述四种情况中,一定能使一定能使一定能使一定能使电子偏转角电子偏转角电子偏转角电子偏转角变大是（变大是（变大是（变大是（）U1U2eA.UA.UA.UA.U1 1 1 1变大变大变大变大,U,U,U,U2 2 2 2变大变大变大变大 B.U B.U B.U B.U1 1 1 1变小变小变小变小,U,U,U,U2 2 2 2变大变大变大变大C.UC.UC.UC.U1 1 1 1变大变大变大变大,U,U,U,U2 2 2 2变小变小变小变小 D.U D.U D.U D.U1 1 1 1变小变小变小变小,U,U,U,U2 2 2 2变小变小变小变小B B解：电子先经加速电场加速解：电子先经加速电场加速解：电子先经加速电场加速解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动后进入偏转电场做类平抛运动后进入偏转电场做类平抛运动后进入偏转电场做类平抛运动.电子离开电场时偏转角电子离开电场时偏转角电子离开电场时偏转角电子离开电场时偏转角联立联立联立联立两式得两式得两式得两式得故选项故选项故选项故选项B B B B正确正确正确正确平抛运动不是分解速度，就是分解位移。第16页例例例例4 4 4 4有一电子有一电子有一电子有一电子(电量为电量为电量为电量为e)e)e)e)经电压经电压经电压经电压U U U U0 0 0 0加加加加速后进入两块间距为速后进入两块间距为速后进入两块间距为速后进入两块间距为d d d d、电压为、电压为、电压为、电压为U U U U平行平行平行平行金属板间若电子从两板正中间垂直金属板间若电子从两板正中间垂直金属板间若电子从两板正中间垂直金属板间若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且恰好能穿过电场电场方向射入，且恰好能穿过电场电场方向射入，且恰好能穿过电场电场方向射入，且恰好能穿过电场求：求：求：求：(1)(1)(1)(1)金属板金属板金属板金属板ABABABAB长度长度长度长度(2)(2)(2)(2)电子穿出电子穿出电子穿出电子穿出电场时动能电场时动能电场时动能电场时动能 U0dAB解：解：解：解：电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动电子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.联立联立联立联立两式解出金属板两式解出金属板两式解出金属板两式解出金属板ABABABAB长度长度长度长度对电子运动整个过程依据动能定理可求出电子穿出电场对电子运动整个过程依据动能定理可求出电子穿出电场对电子运动整个过程依据动能定理可求出电子穿出电场对电子运动整个过程依据动能定理可求出电子穿出电场时动能时动能时动能时动能提升物理思想：整个过程利用动能定了解题第17页例例例例5 5 5 5空间某区域有场强大小为空间某区域有场强大小为空间某区域有场强大小为空间某区域有场强大小为E E E E匀强电场，电场边界匀强电场，电场边界匀强电场，电场边界匀强电场，电场边界MNMNMNMN和和和和PQPQPQPQ是间距为是间距为是间距为是间距为d d d d两个平行平面，假如匀强电场方向第一次两个平行平面，假如匀强电场方向第一次两个平行平面，假如匀强电场方向第一次两个平行平面，假如匀强电场方向第一次是垂直于是垂直于是垂直于是垂直于MNMNMNMN指向指向指向指向PQPQPQPQ界面，第二次是和界面，第二次是和界面，第二次是和界面，第二次是和MNMNMNMN界面平行界面平行界面平行界面平行.在这两在这两在这两在这两种情况下，一个带电量为种情况下，一个带电量为种情况下，一个带电量为种情况下，一个带电量为q q q q粒子以恒定初速度垂直于粒子以恒定初速度垂直于粒子以恒定初速度垂直于粒子以恒定初速度垂直于MNMNMNMN界界界界面进入匀强电场，带电粒子从面进入匀强电场，带电粒子从面进入匀强电场，带电粒子从面进入匀强电场，带电粒子从PQPQPQPQ界面穿出电场时动能相界面穿出电场时动能相界面穿出电场时动能相界面穿出电场时动能相等，则带电粒子进入电场时初动能是多大？（不计重力）等，则带电粒子进入电场时初动能是多大？（不计重力）等，则带电粒子进入电场时初动能是多大？（不计重力）等，则带电粒子进入电场时初动能是多大？（不计重力）解：第一次带电粒子做匀加速运动解：第一次带电粒子做匀加速运动解：第一次带电粒子做匀加速运动解：第一次带电粒子做匀加速运动联立解出带电粒子进入电场时带电初动能联立解出带电粒子进入电场时带电初动能联立解出带电粒子进入电场时带电初动能联立解出带电粒子进入电场时带电初动能第二次带电粒子做类平抛运动第二次带电粒子做类平抛运动第二次带电粒子做类平抛运动第二次带电粒子做类平抛运动带电粒子在第一个情况下做匀加速直线运动，在第二种情况下做类平抛运动两种情带电粒子在第一个情况下做匀加速直线运动，在第二种情况下做类平抛运动两种情况下带电粒子初末动能均相同，依据动能定理说明电场力做功相等，而电场力大小相况下带电粒子初末动能均相同，依据动能定理说明电场力做功相等，而电场力大小相等，说明沿电场力方向位移相等，由此第二种情况下，带电粒子匀速运动分运动位移等，说明沿电场力方向位移相等，由此第二种情况下，带电粒子匀速运动分运动位移和初速度为零匀加速运动分运动位移大小相等均为两板间距离和初速度为零匀加速运动分运动位移大小相等均为两板间距离d.d.第18页四、四、带电粒子在匀强电场中带电粒子在匀强电场中“类斜抛运动类斜抛运动”不论是哪一类曲线运动不论是哪一类曲线运动不论是哪一类曲线运动不论是哪一类曲线运动,其基本处理方法其基本处理方法其基本处理方法其基本处理方法是依据是依据是依据是依据运动独立性原理和力独立作用原理把曲线运动运动独立性原理和力独立作用原理把曲线运动运动独立性原理和力独立作用原理把曲线运动运动独立性原理和力独立作用原理把曲线运动分分分分解成两个不一样方向简单直线运动来处理解成两个不一样方向简单直线运动来处理解成两个不一样方向简单直线运动来处理解成两个不一样方向简单直线运动来处理.带带带带电粒电粒电粒电粒子在匀强电场中子在匀强电场中子在匀强电场中子在匀强电场中“类斜抛运动类斜抛运动类斜抛运动类斜抛运动”普通分解为沿普通分解为沿普通分解为沿普通分解为沿电场电场电场电场力方向匀变速直线运动和垂直于电场力方向匀力方向匀变速直线运动和垂直于电场力方向匀力方向匀变速直线运动和垂直于电场力方向匀力方向匀变速直线运动和垂直于电场力方向匀速速速速直线运动直线运动直线运动直线运动.这类问题比较复杂这类问题比较复杂这类问题比较复杂这类问题比较复杂,普通用动能定理普通用动能定理普通用动能定理普通用动能定理求解求解求解求解.第19页例例1 1两平行金属板相距两平行金属板相距10cm10cm，两板间电压为，两板间电压为100V100V，A A、B B两点连线与金属板平行两点连线与金属板平行.一质子以一质子以30eV30eV动能动能从从A A点射入两板间，初速度点射入两板间，初速度v v0 0与与ABAB成成角，若质子角，若质子从从B B点离开电场，则末动能为点离开电场，则末动能为_eV_eV；若质子从；若质子从C C点离开电场，点离开电场，BC=2cm BC=2cm，则末动能为，则末动能为_eV_eV；若；若质子从质子从D D点离开电场，且点离开电场，且BD=3cmBD=3cm，则末动能为，则末动能为_eV._eV.v0ABCD3030 1010 6060 解：带电粒子在匀强电场中做解：带电粒子在匀强电场中做解：带电粒子在匀强电场中做解：带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动，依据动能定理类斜抛运动，依据动能定理类斜抛运动，依据动能定理类斜抛运动，依据动能定理将将将将y=0;y=y=0;y=y=0;y=y=0;y=2cm;y=3cm2cm;y=3cm2cm;y=3cm2cm;y=3cm代入上式可得答案代入上式可得答案代入上式可得答案代入上式可得答案曲线运动基本解法是运动合成和分解，辅助解法是功和能观曲线运动基本解法是运动合成和分解，辅助解法是功和能观点惯用动能定理。点惯用动能定理。第20页五、带电粒子在交变电场中直线运动五、带电粒子在交变电场中直线运动 带电粒子进入电场时方向与电场方带电粒子进入电场时方向与电场方向平行向平行,带电粒子在交变电场力作用下带电粒子在交变电场力作用下,做匀加速运动和匀减速运动交替直线运做匀加速运动和匀减速运动交替直线运动，必须分成几个不一样阶段进行分析动，必须分成几个不一样阶段进行分析.首先由电压改变情况确定粒子所受电场首先由电压改变情况确定粒子所受电场力，再结合初速度确定带电粒子运动性力，再结合初速度确定带电粒子运动性质质,依据每段带电粒子运动规律做出其依据每段带电粒子运动规律做出其vtvt图像图像,有时需要用坐标轴平移方法有时需要用坐标轴平移方法.这类问题通惯用动力学知识求解这类问题通惯用动力学知识求解.第21页例例例例1 1 1 1在平行板电容器在平行板电容器在平行板电容器在平行板电容器A A A A、B B B B两板上加上如图所表示交变电两板上加上如图所表示交变电两板上加上如图所表示交变电两板上加上如图所表示交变电压，开始压，开始压，开始压，开始B B B B板电势比板电势比板电势比板电势比A A A A板高，这时两板中间原来静止电子板高，这时两板中间原来静止电子板高，这时两板中间原来静止电子板高，这时两板中间原来静止电子在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确是碰撞，则下述说法正确是碰撞，则下述说法正确是碰撞，则下述说法正确是()()()()A.A.A.A.电子先向电子先向电子先向电子先向A A A A板运动，然后向板运动，然后向板运动，然后向板运动，然后向B B B B板运动，再返回板运动，再返回板运动，再返回板运动，再返回A A A A板做周板做周板做周板做周期性往返运动期性往返运动期性往返运动期性往返运动B.B.B.B.电子一直向电子一直向电子一直向电子一直向A A A A板运动板运动板运动板运动C.C.C.C.电子一直向电子一直向电子一直向电子一直向B B B B板运动板运动板运动板运动D.D.D.D.电子先向电子先向电子先向电子先向B B B B板运动，然板运动，然板运动，然板运动，然后向后向后向后向A A A A板运动，再返回板运动，再返回板运动，再返回板运动，再返回B B B B板做往返周期性运动板做往返周期性运动板做往返周期性运动板做往返周期性运动C CtT2TOU-UudABe解析解析解析解析1 1 1 1：在：在：在：在0 0 0 0T/2T/2T/2T/2内，电子向内，电子向内，电子向内，电子向B B B B板做初速度为零匀加速运动；在板做初速度为零匀加速运动；在板做初速度为零匀加速运动；在板做初速度为零匀加速运动；在T/2T/2T/2T/2T T T T内，电子向内，电子向内，电子向内，电子向B B B B板做匀减速运动；因为电子加速度大小相板做匀减速运动；因为电子加速度大小相板做匀减速运动；因为电子加速度大小相板做匀减速运动；因为电子加速度大小相等，所以经过一个周期，电子速度减小为零以后重复上述运等，所以经过一个周期，电子速度减小为零以后重复上述运等，所以经过一个周期，电子速度减小为零以后重复上述运等，所以经过一个周期，电子速度减小为零以后重复上述运动动动动物体运动性质由初速度和合外力两个原因共同决定不要做亚里士多德追物体运动性质由初速度和合外力两个原因共同决定不要做亚里士多德追随者。随者。第22页解析解析解析解析2 2 2 2：做出电子运动速度时间图像能够：做出电子运动速度时间图像能够：做出电子运动速度时间图像能够：做出电子运动速度时间图像能够清楚地看到电子一直向清楚地看到电子一直向清楚地看到电子一直向清楚地看到电子一直向B B B B板运动且每半板运动且每半板运动且每半板运动且每半个周期运动位移相等。个周期运动位移相等。个周期运动位移相等。个周期运动位移相等。思索：若在思索：若在思索：若在思索：若在t=T/4t=T/4t=T/4t=T/4时放入电子，电时放入电子，电时放入电子，电时放入电子，电子做什么运动？子做什么运动？子做什么运动？子做什么运动？tT2TOU-Uutvo解析：将上题中解析：将上题中解析：将上题中解析：将上题中v v v vt t t t图像向下平移可做出电子运动速度时间图像向下平移可做出电子运动速度时间图像向下平移可做出电子运动速度时间图像向下平移可做出电子运动速度时间图像能够清楚地看到在第二个四分之一周期内，电子向图像能够清楚地看到在第二个四分之一周期内，电子向图像能够清楚地看到在第二个四分之一周期内，电子向图像能够清楚地看到在第二个四分之一周期内，电子向B B B B板做板做板做板做初速度为零匀加速运动，在第三个和第四个四分之一周期内，初速度为零匀加速运动，在第三个和第四个四分之一周期内，初速度为零匀加速运动，在第三个和第四个四分之一周期内，初速度为零匀加速运动，在第三个和第四个四分之一周期内，电子向电子向电子向电子向B B B B板做板做板做板做“类竖直上抛运动类竖直上抛运动类竖直上抛运动类竖直上抛运动”，第三个四分之一周期末刚，第三个四分之一周期末刚，第三个四分之一周期末刚，第三个四分之一周期末刚好回到出发点。在第五个和第六个四分之一周期内，电子向好回到出发点。在第五个和第六个四分之一周期内，电子向好回到出发点。在第五个和第六个四分之一周期内，电子向好回到出发点。在第五个和第六个四分之一周期内，电子向A A A A板做板做板做板做“类竖直上抛运动类竖直上抛运动类竖直上抛运动类竖直上抛运动”，第六个四分之一周期末刚好回到，第六个四分之一周期末刚好回到，第六个四分之一周期末刚好回到，第六个四分之一周期末刚好回到出发点。电子以第二个四分之一周期末位置为平衡位置做机出发点。电子以第二个四分之一周期末位置为平衡位置做机出发点。电子以第二个四分之一周期末位置为平衡位置做机出发点。电子以第二个四分之一周期末位置为平衡位置做机械振动。械振动。械振动。械振动。第23页例例例例2.2.2.2.真空中相距真空中相距真空中相距真空中相距d=5cmd=5cmd=5cmd=5cm两块平行金属板两块平行金属板两块平行金属板两块平行金属板A A A A、B B B B与电源连接与电源连接与电源连接与电源连接(图中未画图中未画图中未画图中未画出出出出)，其中，其中，其中，其中B B B B板接地（电势为零）板接地（电势为零）板接地（电势为零）板接地（电势为零）,A,A,A,A板电势改变规律如图将一个板电势改变规律如图将一个板电势改变规律如图将一个板电势改变规律如图将一个质量质量质量质量m=2.010m=2.010m=2.010m=2.010-23-23-23-