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1、带电粒子在电场中的运动2021/8/8 星期日1基本内容基本内容v一、带电粒子一、带电粒子(微粒微粒)在电场中的直线在电场中的直线加速问题加速问题v二、带电粒子二、带电粒子(微粒微粒)在电场中的偏转在电场中的偏转问题问题v三、带电粒子三、带电粒子(微粒微粒)在交变电场中的在交变电场中的运动问题运动问题2021/8/8 星期日2一、带电粒子一、带电粒子(微粒微粒)在电场中在电场中的直线加速问题的直线加速问题v基本思路：基本思路：v1.在匀强电场中在匀强电场中v(1)牛顿第二定律与运动规律综合处理牛顿第二定律与运动规律综合处理v(2)动能定理动能定理v2.在非匀强电场中在非匀强电场中v应用能量观点
2、分析问题应用能量观点分析问题.v*需注意带电粒子与带电微粒的区别需注意带电粒子与带电微粒的区别.2021/8/8 星期日3v例题例题:三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板A、B、D自上而下水平放置自上而下水平放置,间距分别为间距分别为h和和d,如如图所示图所示.A、B两板中心开孔两板中心开孔,在在A板的开板的开孔上搁有一金属容器孔上搁有一金属容器P且与且与A板接触良好板接触良好,其内盛有导电液体其内盛有导电液体.A板通过闭合的电键板通过闭合的电键与电池的正极相连与电池的正极相连,B板与电池的负极相板与电池的负极相连并接地连并接地,电池提供电池提供A、B两极板电压为两极板电压为U0,容器容器
3、P内的液体在底部小孔内的液体在底部小孔O处形成处形成质量为质量为m,带电量为带电量为q的液滴后自由下落的液滴后自由下落,穿过穿过B板的开孔板的开孔O落在落在D板上板上,其电荷被其电荷被D板吸咐板吸咐,液体随即蒸发液体随即蒸发,接着容器顶部接着容器顶部又形成相同的液滴自由下落又形成相同的液滴自由下落,如此继续如此继续,设整个装置放在真空中设整个装置放在真空中.求求:(1)第一个液第一个液滴到达滴到达D板的速度为多少板的速度为多少?v(2)D板最终可达到的电势为多少板最终可达到的电势为多少?POOABDSU0hd2021/8/8 星期日4v分析分析:(1)电键闭合电键闭合,AB组成的电容器两板间组
4、成的电容器两板间电压不变电压不变(由于由于C一定一定,Q也保持不变也保持不变).v在第一滴液滴下落至在第一滴液滴下落至D过程中过程中,重力、电场重力、电场力对对带电液滴做功力对对带电液滴做功,由动能定理得由动能定理得:v由此解得由此解得:v(2)设想某一液滴恰不能到达设想某一液滴恰不能到达D板板,根据动根据动能定理有能定理有:v解得解得:2021/8/8 星期日5带电粒子带电粒子(微粒微粒)在电场中的偏转问在电场中的偏转问题题v处理电偏转问题的基本思路处理电偏转问题的基本思路:v1.运动的合成与分解运动的合成与分解;v2.能量观点能量观点.2021/8/8 星期日6例题例题:质量为质量为m电荷
5、量为电荷量为q的带电粒子以平行于极板的带电粒子以平行于极板的初速度的初速度v0射入长射入长L板间距离为板间距离为d的平行板电容器间，的平行板电容器间，两板间电压为两板间电压为U，求射出时的侧移、偏转角和动能增，求射出时的侧移、偏转角和动能增量。量。（1）侧移：）侧移：千万不要死记公式，要清千万不要死记公式，要清楚物理过程。根据不同的已知条件，结论改用不同的楚物理过程。根据不同的已知条件，结论改用不同的表达形式（已知初速度、初动能、初动量或加速电压表达形式（已知初速度、初动能、初动量或加速电压等）。等）。（2）偏角：）偏角：，注意到，注意到 ，说明穿，说明穿出出 时刻的末速度的反向延长线与时刻的
6、末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。结论相同。穿越电场过程的动能增量：穿越电场过程的动能增量：EK=Eqy2021/8/8 星期日7典型讲解典型讲解v例题例题1:如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容。电容器板长和板间距离均为器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电。在电容器两容器两v 极板
7、间接一交变电压，极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不的时间极短，可以认为电压是不变的）求：变的）求：在在t=0.06s时刻，时刻，电子打在荧光屏上的何处？电子打在荧光屏上的何处？荧荧光屏上有电子打到的区间有多长光屏上有电子打到的区间有多长？屏上的亮点如何移动？屏上的亮点如何移动？LL LU0yO0.1 0.2 0.30.4U3U00t-3U02021/8/8 星期日8v分析分析:(1)由图知由图知t=0.06s时刻偏转电时刻偏转电压为压为1.8U0,可求得可求得y=0.4
8、5L=4.5cm,打在屏上的点距打在屏上的点距O点点13.5cm.v(2)当粒子沿极板边缘飞出电场时当粒子沿极板边缘飞出电场时,打在屏上的位置距打在屏上的位置距O点最远点最远.v若能够沿极板边缘飞出若能够沿极板边缘飞出,则电容器电则电容器电压应为压应为2U0,所以可以实现所以可以实现.分析可分析可知知:屏上线的最大长度为屏上线的最大长度为3L.v(3)设电子飞离电场时的速度方向与设电子飞离电场时的速度方向与电容器中心线的夹角为电容器中心线的夹角为,t时刻电子时刻电子打在屏上的位打在屏上的位 置距置距O点为点为S,则有则有:LL LU0yO0.1 0.2 0.30.4U3U00t-3U02021
9、/8/8 星期日9v电压与时间的关系可表示为电压与时间的关系可表示为:v代入前式可见代入前式可见S与时间与时间t间呈一次函数关系间呈一次函数关系,所以亮点在每一时间间隔内所以亮点在每一时间间隔内,在屏上匀速运在屏上匀速运动动.2021/8/8 星期日10v例题例题2:如下图所示如下图所示,质量为质量为m的的带电荷量为带电荷量为+q的小球从距地面的小球从距地面高度高度h处以一定的初速度处以一定的初速度V水平水平抛出抛出,在距抛出点水平距离为在距抛出点水平距离为L处有一根管口比小球直径略大处有一根管口比小球直径略大的竖直细管的竖直细管,管的上口距地面管的上口距地面h/2,为使小球无碰撞地通过管子为
10、使小球无碰撞地通过管子,可在管子上方整个区域内加一可在管子上方整个区域内加一场强方向向左的匀强电场场强方向向左的匀强电场.求求:v(1)小球的初速度小球的初速度V0;v(2)电场强度大小电场强度大小;v(3)小球落地时的动能小球落地时的动能.m,qVELhh/22021/8/8 星期日11v分析分析:带电小球抛出后受竖直向带电小球抛出后受竖直向下的重力下的重力mg和沿电场线方向的和沿电场线方向的水平电场力水平电场力Eq作用作用.v将小球的运动沿水平和竖直方将小球的运动沿水平和竖直方向分解向分解,竖直方向做自由落体运竖直方向做自由落体运动动,水平方向要使小球通过管子水平方向要使小球通过管子且不与
11、其相碰且不与其相碰,必须做匀减速运必须做匀减速运动动.v设小球从抛出至管口所用时间设小球从抛出至管口所用时间为为t,则有则有:解得解得:v在水平方向在水平方向,根据匀变速直线运根据匀变速直线运动规律有动规律有:v解得解得 v初速度初速度m,qV0ELhh/2根据动能定根据动能定理理,有有:解得解得:2021/8/8 星期日12带电粒子带电粒子(微粒微粒)在交变电场中的运在交变电场中的运动问题动问题v1.交变电场里的直线加速问题交变电场里的直线加速问题v处理这类问题时处理这类问题时,注意应用速度图象注意应用速度图象.v2.交变电场里的偏转问题交变电场里的偏转问题v处理这类问题注意应用运动的分解法
12、处理这类问题注意应用运动的分解法.2021/8/8 星期日13v例题例题:在真空中在真空中,电子电子(质量为质量为m,电量为电量为e)连续地射入相距为连续地射入相距为d的的两平行金属板之间两平行金属板之间,两板不带电两板不带电时时,电子将沿与两板等距离的中电子将沿与两板等距离的中线射出线射出,如下图如下图(a)所示所示,通过两通过两板的时间为板的时间为T.现在极板上加一个现在极板上加一个如下图如下图(b)所示变化的电压所示变化的电压,变变化的周期也为化的周期也为T,电压最大值为电压最大值为U0,若加电压后若加电压后,电子均能通过电子均能通过极间而不碰极板极间而不碰极板,求这些电子离求这些电子离
13、开电场时垂直于两板方向的最开电场时垂直于两板方向的最大位移和最小位移各为多少大位移和最小位移各为多少?dV0aU0UOT/2T3T/22Ttb2021/8/8 星期日142021/8/8 星期日152021/8/8 星期日169、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 7:44:35 PM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、故
14、人江海别，几度隔山川。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、他乡生白发，旧国见青山。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、比不了得就不比，得不到的就不要。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、行动出成果，工作出财富。2022/12/252022/12/2525 December 202
15、217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/259、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 7:44:35 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、世间成事，不求其绝对圆
16、满，留一份不足，可得无限完美。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、楚塞三湘接，荆门九派通。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/12/252022/12/2
17、525 December 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/259、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 7:44:35 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/12/252022
18、/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/252022/12/2525 December 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/25MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日17