高二物理带电粒子在电场中的运动名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,F=qE,电场强度,电势差,复习,第1页,引入,学习利用电场强度、电场力等概念研究带电粒子在电场中运动时加速度、速度、位移等物理量改变,;,学习利用电势差、电场力做功等概念研究带电粒子在电场中运动时能量转化,.,第2页,1.9,带电粒子在电场中运动,1,第3页,带电粒子在电场中,要受到,哪些力,作用,?,通常要受到,重力和电场力,新授,第4页,一个电子质量为,0.9110,-,30,kg,电荷量,e=1.610,-,19,C,，当它位于E=510,4,V/m,电场中时,:,受到重力,G,为多大？,受到电场力,F,为多大？,F/G=,？你会发觉什么？,G=mg=910,-,30,N,F/G,=110,15,F=qE=810,-,15,N,电子、质子、离子等微观,带电,粒子,所受重力普通远小于电场力，,重力能够忽略,（,有说明或暗示除外）,。,注意：,忽略粒子重力并不是忽略粒子质量,第5页,3,、带电体,：是否考虑重力，要依据题目暗示或运动状态来判定,.,1,、,微观,带电粒子,：,如,电子、质子、离子等,.,带电,粒子所受重力普通远小于电场力,，普通都,不考虑重力,(,有说明或暗示除外,).,2,、,宏观,带电微粒,：如带电小球、液滴、尘埃等,.,普通都,考虑重力,(,有说明或暗示除外,).,带电体,普通可分为两类：,第6页,带电粒子,在电场中,受,电场力,产生,加速度,使,速度改变,利用电场,使,带电粒子,加速,偏转,第7页,+,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,_,_,_,_,_,U,U,E,加速,匀速,匀速,+qm,V,0,V=,?,1,、加速直线运动,第8页,1,、动力学观点：,A,B,U,d,E,+,F,v,由牛顿第二定律：,由运动学公式：,初速度,不为零,呢？,只适合用于,匀强电场,一、带电粒子加速,电场力,:,F,=,qE,第9页,2,、能量观点：,A,B,U,d,E,+,v,由动能定理：,适合用于,任何电场,一、带电粒子加速,电场力做功,:,W=qU,速度,v,与电势差,U,、比荷,q/m,平方根成正比,与距离,d,无关,初速度,不为零,呢？,用动能定了解题简便,第10页,U,+,-,q,d,电场力,:,加速度,:,末速度,:,一、带电粒子加速,小结,1,、动力学观点：,运行时间,:,2,、能量观点：,电场力做功,:,W=qU,第11页,解,:,依据动能定理得,:,例题,1,：炽热金属丝能够发射电子。在金属丝和金属板间加以电压,U=2500V,，发射出电子在真空中加速后，从金属板小孔穿出。电子穿出时速度有多大？,设电子刚离开金属丝时速度为零。,第12页,1,、,以下粒子由静止经加速电压为,U,电场加速后，哪种粒子动能最大 （）,哪种粒子速度最大 （）,A,质子,1,1,H,B.,氘核,1,2,H,C.,粒子,2,4,He,D.,钠离子（,Na,+,）,例与练,与,电量,成正比,与,比荷平方根,成正比,C,A,第13页,2,、,如图所表示，,M,、,N,是在真空中竖直放置两块平行金属板，质量为,m,、电量为,+q,带电粒子，以极小初速度由小孔进入电场，当,M,、,N,间电压为,U,时，粒子抵达,N,板速度为,v,，假如要使这个带电粒子抵达,N,板速度为,2,v,，则下述方法能满足要求是 （）,A,、使,M,、,N,间电压增加为,2U B,、使,M,、,N,间电压增加为,4U C,、使,M,、,N,间电压不变，距离减半,D,、使,M,、,N,间电压不变，距离加倍,例与练,M,N,U,d,+,v,与,电压平方根,成正比,B,第14页,3,、,如图所表示电场中有,A,、,B,两点，,A,、,B,电势差,U,AB,100V,，一个质量为,m=,2.010,-,12,kg,、,电量为,q=,-,5.010,-,8,C,带电粒子，以初速度,v,0,=,3.010,3,m/s,由,A,点运动到,B,点，求粒子抵达,B,点时速率。（不计粒子重力）,例与练,A,-,v,0,B,q,为,负,第15页,4,、如图所表示，,A,、,B,为平行金属板电容器，两板间距离为,d,，在,A板缺口正上方距离为,hP,处，有一静止、质量为,m,、带电量为,+q,液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在,B,板上，两板间电压,U,最少为多大？两板间场强,E,最少为多大？,例与练,mg,mg,qE,对全过程由动能定理：,第16页,带电粒子以垂直匀强电场场强方向射入电场。,带电粒子做类似平抛运动。,（,1,）在沿平行板面方向（垂直电场强度方向，,x,轴）做,匀速直线运动。,（,2,）在垂直板面方向（沿电场强度方向，,y,轴）做,初速度为零匀加速直线运动。,F,X,轴,y,轴,2,、带电粒子偏转,第17页,动能定理：,平行于板面方向,:,垂直于板面方向,:,动力学基本公式：,F,X,轴,y,轴,A,B,U,m,第18页,该粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移距离,y:,在,y,轴：,利用同时性，在,x,轴：,F,X,轴,y,轴,U,m,第19页,该粒子射出电场时偏转角度,:,在,y,轴：,利用同时性，在,x,轴：,偏转角度,F,X,轴,y,轴,U,m,第20页,例,1.,静止电子在加速电压,U,1,作用下从,O,经,P,板小孔射出,又垂直进入平行金属板间电场,在偏转电压,U,2,作用下偏转一段距离,.,现使,U,1,加倍,要想使,电子运动轨迹不发生改变,应该（）,A.,使,U,2,加倍,B.,使,U,2,变为原来,4,倍,C.,使,U,2,变为原来 倍,D.,使,U,2,变为原来,1,2,倍,U,1,U,2,P,O,A,要使电子轨迹不变,则应使,电子进入偏转电场后,任一水平位移,x,所对应侧移距离,y,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,.,联立两式可得电子偏移量,由此选项,A,正确,第21页,例,2,电子在电势差为,U,1,加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为,U,2,两块平行板间匀强电场中,在满足电子射出平行板区条件下,下述四种情况中,一定能使电子偏转角,变大是（）,U,1,U,2,e,A.U,1,变大,U,2,变大,B.U,1,变小,U,2,变大,C.U,1,变大,U,2,变小,D.U,1,变小,U,2,变小,B,解：电子先经加速电场加速,后进入偏转电场做类平抛运动,.,电子离开电场时偏转角,联立两式得,故选项,B,正确,平抛运动不是分解速度，就是分解位移。,第22页,例,3,一束电子流在经,U,1,5000V,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，若两板间距,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？,d,v,0,U,L,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,联立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23页,例,4,一根粗细均匀直杆，竖直固定在水平面上，置于竖直向上匀强电场中，场强为,E,，杆上套着一个质量为,m,、电量为,-q,小球，小球在杆上滑动时受到摩擦力为,f,，小球在高出水平面,hA,处以初速度,v,0,竖直向上弹出，设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量损失，小球与杆、水平面绝缘,.,求小球向上最大位移,X,以及最大旅程,s,。,A,E,V,0,h,解 小球受重力、摩擦力和电场力作用向上做匀减速直线运动，依据动能定理,小球最终停在水平面上，在整个过程中，依据动能定理,小球向上运动最大位移,所以小球运动最大旅程,第24页,T,t,u,O,U,-U,A,B,例,5,有一对长为,L,、相距为,d,水平放置金属板,A,、,B,，在两极板间加如图所表示交变电压。,t=0,时，一正离子以速度,v,0,从,d/2,处平行于金属板进入电场，然后从电场中飞出。,.,为确保,正离子在,d/2,处离开电场,，则交变电压频率应满足什么条件？,.,欲使正离子,离开电场时速度与初速度相同,，交变电压频率应满足什么条件？,解：要使正离子从,d/2,处离开电场，要求它在竖直方向分运动位移为零要求正离子在电场中运动时间为交变电压周期整数倍,要使正离子离开电场时速度与初速度相同，要求它在竖直方向分运动速度为零要求正离子在电场中运动时间为交变电压半个周期整数倍,正离子在垂直于两板方向做机械振动这么周期性运动。,第25页,