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1、电场-带电粒子在电场中的运动第1页，此课件共34页哦问题问题1.如图所示如图所示,炽热的金属丝发射电子炽热的金属丝发射电子,在金属在金属丝和金属板之间加以电压丝和金属板之间加以电压U=300V.已知电子质量已知电子质量m=0.9110-30kg,电荷量电荷量e=-1.60 10-19C,设电子刚设电子刚从金属丝射出时的速度为零从金属丝射出时的速度为零.写出电子被加速写出电子被加速后从金属板小孔中射出后从金属板小孔中射出时的速度表达式时的速度表达式.数值数值为多大为多大?第2页，此课件共34页哦问题问题2.A、B、C、D四块金属板平行放置，四块金属板平行放置，相邻两板距离为相邻两板距离为d，所加
2、电源电压如图所示，所加电源电压如图所示.将电子从将电子从A板静止释放，则板静止释放，则1.电子过电子过B板时的动能为多少板时的动能为多少eV？2.电子过电子过C板时的动能为多少板时的动能为多少eV？3.电子能否到达电子能否到达D板？它能到达板？它能到达距距C板的最远距离是多大板的最远距离是多大?(1)15eV(2)15eV(3)不能不能,d/2 第3页，此课件共34页哦练习练习1.一对带等量异种电荷的平行金属板水平放一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，两板距离为置，两板距离为d。在距上板高。在距上板高h处处,有一质量为有一质量为m、电荷量为电荷量为+q的带电质点从静止释放。的带电质点从静止
3、释放。1.为使带电质点落到下板时的速度恰好为零为使带电质点落到下板时的速度恰好为零,两板两板间的电压为多少间的电压为多少?哪板电势高哪板电势高?2.带电质点运动到两板正中间时带电质点运动到两板正中间时,速度为多大速度为多大?第4页，此课件共34页哦练习练习1.一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，两板距离为两板距离为d。在距上板高。在距上板高h处处,有一质量为有一质量为m、电、电荷量为荷量为+q的带电质点从静止释放，质点落到下的带电质点从静止释放，质点落到下板时的速度恰好为零。板时的速度恰好为零。3.将将A板上移或下移少许，质点的运动情况如何？板上移或
4、下移少许，质点的运动情况如何？4.将将B板上移或下移少许，质点的运板上移或下移少许，质点的运动情况如何？动情况如何？第5页，此课件共34页哦练习练习2.初速度初速度v0=2.2 105m/s的的 粒子逆着电场粒子逆着电场线的方向射入匀强电场中，观察到射入电场线的方向射入匀强电场中，观察到射入电场的深度为的深度为d=0.2m.已知已知 粒子的质量粒子的质量m=6.7 10-27kg，所带电荷量，所带电荷量q=3.2 10-19C.求：求：1.匀强电场的场强匀强电场的场强2.粒子在电场区域中的运动时间粒子在电场区域中的运动时间(1)2.5103V/m (2)3.6 10-6s 第6页，此课件共34
5、页哦练习练习3.空间有一区域，存在水平方向的匀强电场，空间有一区域，存在水平方向的匀强电场，场强为场强为E，一带电微粒质量，一带电微粒质量m，以与水平方向成，以与水平方向成 角角斜向上的速度斜向上的速度v射入该匀强电场区域，并做直线运动射入该匀强电场区域，并做直线运动.求：求：1.微粒的电性和电量。微粒的电性和电量。2.微粒在电场中运动的最大位移。微粒在电场中运动的最大位移。3.在电场中运动时间。在电场中运动时间。4.电荷电势能的变化量的最大值。电荷电势能的变化量的最大值。q=mg/E tan ,x=v2sin/2gt=2vsin/g 增加了增加了mgv2cos2/2g第7页，此课件共34页哦
6、练习练习4.一对平行金属板，加上如图所示的电压，一对平行金属板，加上如图所示的电压，在在t=0时刻，时刻，B板电势比板电势比A板高一个带正电的粒子板高一个带正电的粒子恰好从恰好从B板上的小孔进入两板间的电场区内，它在板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影响均可忽略的影响均可忽略.两板间的距离足够大，两板间的距离足够大，（1）如果粒子是在）如果粒子是在t=0时刻进入的，它将怎样时刻进入的，它将怎样运动？运动？v-t图线如何？图线如何？ABut0T2TU0-U0第8页，此课件共34页哦练习练习4.一对平行金属
7、板，加上如图所示的电压，一对平行金属板，加上如图所示的电压，在在t=0时刻，时刻，B板电势比板电势比A板高一个带正电的粒板高一个带正电的粒子恰好从子恰好从B板上的小孔进入两板间的电场区内，它板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影响均可忽略力的影响均可忽略.两板间的距离为两板间的距离为d.（2）如果粒子是在）如果粒子是在t=0时时刻进入的刻进入的.想使粒子到达想使粒子到达A板时具有最板时具有最大动能，交变电压的周期应大动能，交变电压的周期应为多大？为多大？ABut0T2TU0-U0第9页，此课件共34页哦练
8、习练习4.一对平行金属板，加上如图所示的电压，一对平行金属板，加上如图所示的电压，在在t=0时刻，时刻，B板电势比板电势比A板高一个带正电板高一个带正电的粒子恰好从的粒子恰好从B板上的小孔进入两板间的电板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场力的作用下开始运动，设场区内，它在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影响均可忽略粒子的初速度和重力的影响均可忽略.两板间两板间的距离足够大，的距离足够大，（3）如果粒子是在）如果粒子是在t=T/4时刻进入的，它将怎样时刻进入的，它将怎样运动？运动？ABut0T2TU0-U0第10页，此课件共34页哦练习练习4.一对平行金属板，加上如图所示的电压
9、，在一对平行金属板，加上如图所示的电压，在t=0时刻，时刻，B板电势比板电势比A板高一个带正电的粒子恰板高一个带正电的粒子恰好从好从B板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影响均可忽略影响均可忽略.两板间的距离足够大，两板间的距离足够大，（4）如果粒子是在）如果粒子是在t=T/8时刻进入的，它将怎样运时刻进入的，它将怎样运动？动？ABut0T2TU0-U0第11页，此课件共34页哦练习练习4.一对平行金属板，加上如图所示的电压，在一对平行金属板，加上如图所示的电压，在t
10、=0时刻，时刻，B板电势比板电势比A板高一个带正电的粒子恰好板高一个带正电的粒子恰好从从B板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场板上的小孔进入两板间的电场区内，它在电场力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影力的作用下开始运动，设粒子的初速度和重力的影响均可忽略响均可忽略.（5）如果粒子是在）如果粒子是在t=T/8时刻进入的，时刻进入的，已知两板间的距离为已知两板间的距离为30cm，粒子在一个周期内，粒子在一个周期内向前运动向前运动8cm，经过多长时间粒子从经过多长时间粒子从A板射出？板射出？ABut0T2TU0-U0第12页，此课件共34页哦练习练习4.（89全国）一个质量为全国）一个
11、质量为m、带有电荷、带有电荷-q的小的小物体，可在水平轨道物体，可在水平轨道Ox上运动，上运动，O端有一与轨道垂端有一与轨道垂直的固定墙直的固定墙.轨道处于匀强电场中，场强大小为轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方，方向沿向沿Ox轴正向，如图所示轴正向，如图所示.小物体以初速小物体以初速v0从从x0点沿点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，作用，且且fqE.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程荷量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s.x0 xm-qEO第13页
12、，此课件共34页哦问题问题1.1.一带电粒子在如图所示的电场中，只一带电粒子在如图所示的电场中，只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动点运动到到B点，则可以判定（点，则可以判定（）A.粒子一定带正电粒子一定带正电 B.粒子的加速度一定减小粒子的加速度一定减小 C.电势能一定减小电势能一定减小 D.粒子动能一定减小粒子动能一定减小AB带电粒子在电场中的偏转第14页，此课件共34页哦问题问题1.2.（98上海）图中实线是一簇未标明方向的上海）图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的
13、运动轨迹，过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两是轨迹上的两点点.若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（此图可作出正确判断的是（）A带电粒子所带电荷的电性带电粒子所带电荷的电性 B带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向 C带电粒子在带电粒子在a、b两点的速度何处较大两点的速度何处较大 D带电粒子在带电粒子在a、b两点两点的电势能何处较大的电势能何处较大ab第15页，此课件共34页哦问题问题2.1.在真空中一对金属板在真空中一对金属板,两极板的长度为两极板的长度为l,两板两板间的距离为间的距离为d,极板间的电压为
14、极板间的电压为U.质量为质量为m,电荷量电荷量为为q的带电粒子从两板之间平行极板射入的带电粒子从两板之间平行极板射入,射入射入时的速度为时的速度为v0,不计粒子的重力不计粒子的重力 (1)带电粒子做什么运动带电粒子做什么运动?加速度为多大加速度为多大?(2)求带电粒子射出电求带电粒子射出电场时侧向偏移距离场时侧向偏移距离y和偏转角和偏转角.第16页，此课件共34页哦问题问题2.1.在真空中一对金属板在真空中一对金属板,两极板的长度为两极板的长度为l,两板两板间的距离为间的距离为d,极板间的电压为极板间的电压为U.质量为质量为m,电荷量电荷量为为q的带电粒子从两板之间平行极板射入的带电粒子从两板
15、之间平行极板射入,射入时射入时的速度为的速度为v0,不计粒子的重力不计粒子的重力.(3)证明：带电粒子离开电场时的速度反向延证明：带电粒子离开电场时的速度反向延长线过长线过l/2处处.x第17页，此课件共34页哦问题问题2.1.在真空中一对金属板在真空中一对金属板,两极板的长度为两极板的长度为l,两两板间的距离为板间的距离为d,极板间的电压为极板间的电压为U.质量为质量为m,电荷电荷量为量为q的带电粒子从两板之间平行极板射入的带电粒子从两板之间平行极板射入,射入时射入时的速度为的速度为v0,不计粒子的重力不计粒子的重力.(4)在平行板的右侧有一荧光屏，极板边缘在平行板的右侧有一荧光屏，极板边缘
16、到荧光屏的距离为到荧光屏的距离为L.求带电粒子打在荧光屏上的求带电粒子打在荧光屏上的侧向偏移侧向偏移Y x第18页，此课件共34页哦问题问题2.2.真空室中电极真空室中电极K发出的电子发出的电子(初速不计初速不计),经过经过U0=1000V的加速电场后的加速电场后,由小孔由小孔S沿两水平金属板沿两水平金属板A、B间的中心线射入间的中心线射入.板长板长l=0.20m,相距相距d=0.020m,加在加在A、B两板间电压两板间电压u随时间随时间t变化图线如图变化图线如图2所示所示.设设A、B间的电场可看作是均匀的间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场且两板外无电场.光屏与极板右端距离光屏与极板右端距
17、离b=0.15m.求电子打在荧求电子打在荧光屏上的最大偏移量光屏上的最大偏移量.【2.5cm】为什么每个电子在偏转电场中为什么每个电子在偏转电场中运动过程中两板间电压可视为运动过程中两板间电压可视为恒定？恒定？第19页，此课件共34页哦问题问题2.3.3.如图所示是科研实验中用来使带正电粒子加如图所示是科研实验中用来使带正电粒子加速和偏转的装置，如果让氢和氦进入并电离，将得速和偏转的装置，如果让氢和氦进入并电离，将得到一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物，到一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物，它们经过同一电场加速后在同一电场中偏转它们经过同一电场加速后在同一电场中偏转.问它问它们
18、是否会分为三股，从而到达荧光屏上后产生们是否会分为三股，从而到达荧光屏上后产生三个亮点三个亮点?回答中要说明理由。回答中要说明理由。第20页，此课件共34页哦 练习练习1.一束一价正离子流垂直射一束一价正离子流垂直射入匀强电场区域，已知它们离开匀强入匀强电场区域，已知它们离开匀强电场时的偏转角相同，可以判定它们电场时的偏转角相同，可以判定它们进入电场时进入电场时 A.一定具有相同的动能一定具有相同的动能 B.一定具有相同的动量一定具有相同的动量 C.一定具有相同的质量一定具有相同的质量 D.一定具有相同的速度一定具有相同的速度【A】第21页，此课件共34页哦练习练习2.图为示波管示意图，示波管
19、的灵敏度为电图为示波管示意图，示波管的灵敏度为电子离开偏转极时的侧向偏移子离开偏转极时的侧向偏移y跟偏转极所加的电跟偏转极所加的电压压U2之比（之比（y/U2）.为了提高示波管的灵敏度，可为了提高示波管的灵敏度，可采取的措施是采取的措施是A.增大偏转极电压增大偏转极电压U2B.使偏转极的极板长度使偏转极的极板长度l变短变短C.使偏转极的极板间距离使偏转极的极板间距离d变小变小D.增大加速极电压增大加速极电压U1【C】第22页，此课件共34页哦 练习练习3.一束质量为一束质量为m、电荷量为、电荷量为q的带电的带电粒子以平行于两极板的速度粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电进入匀强电场场.如果两
20、极板间电压为如果两极板间电压为U，两极板间的距，两极板间的距离为离为d，板长为，板长为L，设粒子束不会击中极板，设粒子束不会击中极板.求粒子从进入电场到飞出极板时求粒子从进入电场到飞出极板时 1.动量的变化量动量的变化量.2.动能的变化量动能的变化量第23页，此课件共34页哦讨论讨论:1.如果在如果在XX之间不加电压之间不加电压,在在YY之间加按正之间加按正弦规律变化电压弦规律变化电压,屏上看到什么图形屏上看到什么图形?2.如果在如果在XX之间加线性变化电压之间加线性变化电压,在在YY之间加之间加按正弦规律变化电压按正弦规律变化电压,屏上看到什么图形屏上看到什么图形?示波管的工作原理示波管的工
21、作原理第24页，此课件共34页哦综合运用综合运用第25页，此课件共34页哦一一.运动和力的关系运动和力的关系.二二.功和能的关系功和能的关系.三三.能量守恒和动量守恒能量守恒和动量守恒.1.牛顿第二定律牛顿第二定律:F合合=ma2.静电力做功跟电势能变化的关系静电力做功跟电势能变化的关系:WAB=EpA-EpB=qUAB=q(A-B)3.动能定理动能定理:W总总=Ek2-Ek1=mv22/2-mv12/2重要的物理规律重要的物理规律第26页，此课件共34页哦练习练习1.若氢原子的核外电子绕核作半径若氢原子的核外电子绕核作半径为为r的匀速圆周运动的匀速圆周运动,已知电子的质量已知电子的质量为为m
22、,电量为电量为e,静电力恒量为静电力恒量为k.求求:1.电子运动的动能电子运动的动能.2.电子绕核的运动的周期电子绕核的运动的周期.第27页，此课件共34页哦练习练习2.如图所示如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置光滑绝缘细杆竖直放置,它它与以正点电荷与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于为圆心的某一圆周交于B、C两点两点,质量为质量为m,带电量为带电量为-q的有孔小球从杆的有孔小球从杆上上A点无初速下滑点无初速下滑,已知已知AB=h,小球滑到小球滑到B点点时速度大小为时速度大小为 ,求求1.A、C两点电势差两点电势差.2.小球滑到小球滑到C点时速度的大小点时速度的大小.ABCQ第28页，此课件共34页
23、哦练习练习3.在与在与x轴平行的匀强电场中，一电轴平行的匀强电场中，一电荷量为荷量为1.0 10-8C、质量为、质量为2.5 10-3kg的物体的物体在光滑水平面上沿着在光滑水平面上沿着x轴做直线运动，其位轴做直线运动，其位移与时间的关系是移与时间的关系是x=0.16t0.02t2，式中，式中x以米为单位，以米为单位，t以秒为单位求从开始运动以秒为单位求从开始运动到到5s末末1.物体所经过的路程物体所经过的路程.2.克服电场力所做的功克服电场力所做的功.(1)0.34m(2)3 10-5J 第29页，此课件共34页哦练习练习4.A、B两两带电带电小球，小球，A固定不固定不动动，质质量量为为2m
24、，电电荷量荷量为为2q，B的的质质量量为为m，电电荷量荷量为为q.在在库库仑仑作用下，作用下，B由静止开始在水面上运由静止开始在水面上运动动.开始开始时时A、B间间的距离的距离为为d，B的加速度的加速度为为a，经过经过一段一段时间时间后，后，B的加速度的加速度为为a/4，B的速度的速度为为v.1.求此求此时时A、B间间距离距离为为多少？多少？2.在此在此过过程中程中电电荷荷电势电势能的减少量能的减少量为为多大？多大？3.如如果果A不不固固定定，当当B的的速速度度为为v时时，A、B两两个个电电荷的荷的电势电势能减少量又能减少量又为为多大？多大？第30页，此课件共34页哦练习练习5.空间存在着水平
25、向右的匀强电空间存在着水平向右的匀强电场场,场强为场强为E,一带电小球的质量为一带电小球的质量为m,轻轻质悬线长为质悬线长为l,在在B点静止时与竖直方向点静止时与竖直方向成成37 角角,重力加速度重力加速度g.1.小球带何种电荷小球带何种电荷?电荷量为多少电荷量为多少?BOA第31页，此课件共34页哦练习练习5.空间存在着水平向右的匀强电场空间存在着水平向右的匀强电场,场场强为强为E,一带电小球的质量为一带电小球的质量为m,轻质悬线长为轻质悬线长为l,在在B点静止时与竖直方向成点静止时与竖直方向成37 角角,重力加重力加速度速度g.2.将小球从将小球从A点静止释放点静止释放.求求:(1)小球摆
26、动的最大角度小球摆动的最大角度.(2)小球运动的最大速度小球运动的最大速度.(3)绳对小球的最大拉力绳对小球的最大拉力.BOA第32页，此课件共34页哦练习练习5.空间存在着水平向右的匀强电场空间存在着水平向右的匀强电场,场场强为强为E,一带电小球的质量为一带电小球的质量为m,轻质悬线长轻质悬线长为为l,在在B点静止时与竖直方向成点静止时与竖直方向成37 角角,重力重力加速度加速度g.3.把小球向左拉至细线水平位置后静止释放把小球向左拉至细线水平位置后静止释放,求小球过最低点时的速度和悬线的拉力求小球过最低点时的速度和悬线的拉力.BOA第33页，此课件共34页哦练习练习5.空间存在着水平向右的匀强电场空间存在着水平向右的匀强电场,场场强为强为E,一带电小球的质量为一带电小球的质量为m,轻质悬线长轻质悬线长为为l,在在B点静止时与竖直方向成点静止时与竖直方向成37 角角,重力加重力加速度速度g.4.现将该小球从电场中某点以大小为现将该小球从电场中某点以大小为v0的初的初速度竖直上抛速度竖直上抛.求求:(1)小球从抛出点至最高点小球从抛出点至最高点的电势能变化量的电势能变化量.(2)小球在电场内运动过程小球在电场内运动过程中的最小速度中的最小速度.BOA第34页，此课件共34页哦