带电粒子在电场中的运动(上).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,*,带电粒子在电场中,的运动（上）,桐乡高级中学 吴良娟,一.,带电粒子在电场中的加速,例1,例2,例3,例4,例5,例6,二.,带电粒子在电场中的偏转,对偏移公式的讨论,例7,例8,例9,92,年全国,7,例10,04,年海南理综,35,01,年上海,11,带电粒子在电场中的,运动,(,上）,如图所示，在真空中有一对平行金属板，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，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？,U,q,-,+,带电粒子在电场力的作用下，电场力所的功,W=,qU,，,设带电粒子到达负极板时的速度为,V,qE,由动能定理,1/2,mv,2,=,qU,上式是从匀强电场的情况得出的，,但是同样适用非匀强电场的情况,www.chinaschool.org/sgzy/kjxz/wl/physics_021.swf,一.,带电粒子的加速,返回,例,1,、,如图示，水平放置的平行板电容器间的匀强电场正中间,P,点有一带电粒子正好处于静止状态，如果把平行带电板瞬时改为竖直放置，带电粒子的运动将是 （）,保持静止状态,B.,从,P,点,开始做自由落体运动,C.,从,P,点开始做平抛运动,D.,从,P,点开始做初速度为,0,，加速度为,g,的匀加速直线运动,P,D,返回,例,2,、,如图示，一质量为,m,带电量为,+,q,的液滴自由下落，并从小孔进入相距为,d,的两平行板电容器，液滴下落的最大深度为,d/2，,极板电压为,U，,液滴开始下落的高度,h,为：（）,A.,qU,2mg,B.（,qU,2mg）-d/2,C.（2mg,qU,）-d/2,D.（,qU,mg）-d/2,d,h,解,：由动能定理,mg（h+d/2）-qU/2=0,h=（,qU,2mg）-d/2,B,返回,例3,、,如图所示，水平放置的两平行金属板相距,h，,有一质量为,m，,带电量为,+,q,的小球在,B,板小孔正下方,H,处以初速,v,0,竖直向上进入两板间，欲使小球恰好打到,A,板，求,A、B,板间的电压的绝对值是多少？,解：,+,q,从,B,板到,A,板过程中，电场力可能做正功，,也可能做负功。设,AB,间电压的绝对值为,U。,若电场力做正功，则由动能定理,qU,-mg(H+h)=0-,1/2,mv,0,2,U=mg(H+h)-,1/2,mv,0,2,q,若电场力做负功，则由动能定理,-,qU,-mg(H+h)=0-,1/2,mv,0,2,U=,1/2,mv,0,2,-mg(H+h)q,综上两种情况，,A、B,两板间电压的绝对值为,U=mg(H+h)-,1/2,mv,0,2,q,A,B,h,H,v,0,返回,例4,、如图示，,M、N,是水平放置的一对金属板，其中,M,板的,中央有一个小孔,O,，,板间存在竖直向上的匀强电场，,AB,是一长9,L,的轻质绝缘细杆，在杆上等间距地固定着,10,个完全相同的带正电小球，每个小球的电荷量为,q、,质量为,m，,相邻小球距离为,L，,现将最下端小球置于,O,处，然后将,AB,由静止释放，,AB,在运动,过程中始终保持竖直，经观察发现，在,第四个小球进入电场到第五个小球进入,电场这一过程中，,AB,做匀速运动，求：,（,1,）两板间电场强度,E,（2）,上述匀速运动过程中速度,v,的大小,（3）,第几个小球进入电场时速度恰好为,0？,O,M,N,B,A,10,2,4,6,8,解：,(1),有四个小球在电场中时,如图示，由平衡条件,O,M,N,B,A,10,2,4,6,8,4,qE,=10mg E=2.5mg/q,(2)从开始到第四个小球刚好进入电场的过程,由动能定理,10,mg3L,qE,(3L+2L+L)=,1/2,10 mv,2,(3)第,n,个小球刚好进入电场之前的过程,由动能定理,B,A,10,2,4,6,8,O,10,mg(n-1)L,qEL,(n-1)+(n-2)+2+1)=0,10,mg(n-1)L,qEL,(n-1)n/2=0,4,qE,(n-1)L,qEL,(n-1)n/2=0,n=8,返回,例5、,如图示，静止在光滑水平面上，已经充电的平行板电容器的极板间距为,d，,在板上有个小孔，电容器固定在一绝缘底座上，总质量为,M，,有一质量为,m,的带正电铅丸对准小孔水平向左运动（重力不计），铅丸进入电容器后，距左边最小距离为,d/2，,求此时电容器已移过的距离。,m,M,解：,铅丸进入电容器后，铅丸和电容器之间有相互作用的电场力，电容器做匀加速运动，铅丸做匀减速运动,距左边最小距离为,d/2,时，跟电容器相对静止，速度为,V,由动量守恒定律,mv,0,=(m+M)V,电容器做匀加速运动，,s=,Vt,/2,铅丸做匀减速运动,s+d/2=(v,0,+V)t/2,解以上三式得,s=,1/2,md,(m+M),返回,例6,如图示，,A,、,B,为平行金属板，两板的中央各有一个小孔,M,和,N,，,K,闭合时，今有一带电质点，自,A,板上方相距为,h,的,P,点由静止自由下落（,P、M、N,在同一竖直线上），空气阻力忽略不计，到达,N,孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极板间的电压不变，则：(),A,.,把,A,板向上平移一小段距离，质点自,P,点自由下落仍能返回,B,.,把,A,板向下平移一小段距离，质点自,P,点自由下落后将穿过,N,孔继续下落,C.,把,B,板向上平移一小段距离，质点自,P,点自由下落后仍能返回,D.,把,B,板向下平移一小段距离，质点自,P,点自由下落后将穿过,N,孔，继续下落,解,：,原来,E,K,=,mg,(h+d),-,qU,=0,A,板平移，,h+d,不变，,E,K,=0,B,板向上平移,E,K,=,mg,(h+d,),-,qU,0,B,板向下平移,E,K,=,mg,(h+d,),-,qU,0,A C D,若,K,闭合后断开，如何？,E,不变，,A B,正确,返回,P,K,h,d,N,A,B,M,二.,带电粒子的偏转,如图所示，在真空中水平放置一对金属板,Y,和,Y，,板间距离为,d,在两板间加以电压,U，,两板间的匀强电场的场强为,E=U/d,现有一电荷量为-,q,的带电粒子以水平速度,v,0,射入电场中.,Y,v,0,Y,-q,y,L,带电粒子在初速度方向做匀速运动,L=,v,0,t t=L/,v,0,带电粒子在电场力方向做匀加速运动,带电粒子通过电场的侧移,偏向角,0,v,0,v,t,v,y,返回,对于不同的带电粒子,（1）若以相同的速度射入，则,yq/m,（2）若以相同的动能射入，则,yq,(3）若以相同的动量射入，则,y,qm,（4）若经相同电压,U,0,加速后射入，则,y,与,q m,无关,随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。,对偏移公式的讨论,返回,例7,.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用）,A,电势能增加，动能增加,B,电势能减小，动能增加,C,电势能和动能都不变,D,上述结论都不正确,B,返回,例8,.,电子以初速度,v,0,沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间,A,随电压的增大而减小,B,随电压的增大而增大,C,加大两板间距离，时间将减小,D,与电压及两板间距离均无关,D,返回,例9,如图所示，质量为,m,，,带电量为,q,的离子以,v,0,的速度，沿与场强垂直的方向从,A,点飞入匀强电场，并从另一侧,B,点沿与场强方向成,150,角飞出则,A,、,B,两点间的电势差是多少?,150,0,E,A,B,qE,解,:电子做类平抛运动,a,=,qE,/m,由速度分解,V,y,V,0,Vt,V,y,2,=2,a,y=2qEy/m=3V,0,2,V0,返回,1992,年全国,7,、,如图,电子在电势差为,U,1,的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为,U,2,的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角,变大的是 (),(,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,解,:,B,返回,U,1,U,2,例10.,两平行金属板之间存在匀强电场，一带电粒子以初动能,E,K,沿垂直电力线方向飞入，飞离电场时动能为初动能的2倍若同一带电粒子初速度增加1倍，那么，它飞出电场时动能为_,E,K,v,0,解,：设初速度为,v,0,，,偏移为,y,y,由动能定理,F,y,=E,K,=2E,K,E,K,=E,K,若初速度为2,v,0,，,偏移为,y，,y,则,y,=0.25,y,由动能定理,F,y,=E,K,=E,K,-4 E,K,=0.25 E,K,E,K,=,4.25 E,K,4.25,返回,04,年海南理综,35,图5为示波管中偏转电极的示意图,相距为,d,长度为,l,的平行板,A、B,加上电压后，可在,A、B,之间的空间中（设为真空）产生电场（设为匀强电场）。在,AB,左端距,A、B,等距离处的,O,点，有一电量为+,q、,质量为,m,的粒子以初速沿水平方向（与,A、B,板平行）射入（如图）。不计重力，要使此粒子能从,C,处射出，则,A、B,间的电压应为 （,）,C.,A.,B.,D.,+,-,d,v,0,A,O,B,C,A,返回,01,年上海,11.,一束质量为,m、,电量为,q,的带电粒子以平行于两极板的速度,v,0,进入匀强电场，如图所示.如果两极板间电压为,U，,两极板间的距离为,d、,板长为,L.,设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为,.（粒子的重力忽略不计）,v,0,d,L,解:,侧位移,电场力做功,电势能的变化量等于电场力做的功.,返回,