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第九節(jié) 帶電粒子在電場中的運動,,第一章 靜電場,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.會分析帶電粒子在電場中的受力特點和運動特點． 2．掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)遵循的規(guī)律． 3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理．,,第一章 靜電場,一、帶電粒子的加速 1．帶電粒子：對于質(zhì)量很小的帶電粒子，如電子、質(zhì)子等，雖然它們也會受到萬有引力(重力)的作用，但一般說來___________靜電力，可以忽略．,遠小于,動能定理,[判一判] 1.(1)質(zhì)量很小的粒子不受萬有引力的作用.( ) (2)帶電粒子在電場中只受電場力作用時，電場力一定做正功. ( ) (3)電場力做正功時，粒子動能一定增加．( ) 提示：(1)× (2)× (3)×,二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1．進入電場的方式：以初速度v0垂直于電場方向進入勻強電場．,勻速直線,勻加速直線,3．運動規(guī)律(如圖),[想一想] 2.所帶電荷量相同的不同粒子，以相同的初速度垂直電場線射入勻強電場，它們在電場中的運動相同嗎？ 提示：不一定相同.如果電性不同，帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)方向不同；如果質(zhì)量不同，它們在電場中的加速度不同.,三、示波管的原理 1．構(gòu)造 示波管是示波器的核心部件，外部是一個抽成真空的玻璃殼, 內(nèi)部主要由___________(發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成)、___________(由一對X偏轉(zhuǎn)電極板和一對Y偏轉(zhuǎn)電極板組成)和___________組成，如圖所示．,電子槍,偏轉(zhuǎn)電極,熒光屏,2．原理 (1)掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓． (2)燈絲被電源加熱后，出現(xiàn)熱電子發(fā)射，發(fā)射出來的電子經(jīng)加速電場加速后，以很大的速度進入偏轉(zhuǎn)電場，如果在Y偏 轉(zhuǎn)極板上加一個__________,在X偏轉(zhuǎn)極板上加一__________,在熒光屏上就會出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖像．,信號電壓,掃描電壓,1．帶電粒子的分類 (1)微觀粒子 如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外，此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)． (2)宏觀微粒 如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以 外，一般都不能忽略重力．,帶電粒子在電場中的加速,2．處理思路 (1)受力分析 仍按力學(xué)中受力分析的方法分析，只是多了一個電場力而已，如果帶電粒子在勻強電場中，則電場力為恒力(qE)；如果在非勻強電場中，則電場力為變力． (2)運動過程分析 帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與運動方向在同一條直線上，做勻加(減)速直線運動．,如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動．已知兩極板間電勢差為U，板間距為d，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.則關(guān)于電子在兩板間的運動情況,下列敘述正確的是( ) A．若將板間距d增大一倍，則電子到達Q板的速率保持不變 B．若將板間距d增大一倍，則電子到達Q板的速率也增大一倍 C．若將兩極板間電勢差U增大一倍，則電子到達Q板的時間保持不變 D．若將兩極板間電勢差U增大一倍， 則電子到達Q板的時間減為一半 [思路探究] (1)電子在板間做什么運動？ (2)有哪些方法可以求解v、t?,A,D,帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),特別提醒：對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題也可以選擇動能定理求解，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向問題，必須采用把運動分解的方法．,(2014·聊城三中高二月考)一束電子流在經(jīng)U＝5 000 V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示．若兩板間距d＝1.0 cm，板長l＝5.0 cm，那么要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大 電壓？ [思路探究] 如果平行板間電壓不斷增大，偏轉(zhuǎn)距離y將如何變化？電子的運動軌跡如何變化？,[答案] 400 V,(1)處理帶電粒子在電場中先加速后偏轉(zhuǎn)的問題，常用的方法是動能定理、運動的合成與分解、牛頓運動定律、運動學(xué)公式等，通常將運動分解成平行電場強度方向的勻變速直線運動和垂直電場強度方向的勻速運動． (2)帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場，關(guān)鍵看帶電粒子在電場中的偏移量，粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，分析時根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，這是求解極值問題的常用方法．,2. 如圖所示，一束帶電粒子(不計重力)垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，試討論在以下情況中，粒子應(yīng)具有什么條件，才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角度θ，已知粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m，極板長度為l，間距為d，電勢差為U.l、d、U為定值,q、m為不定值． (1)以相同的初速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場； (2)以相同的初動能Ek0進入偏轉(zhuǎn)電場； (3)先由同一電場直線加速后再進入偏轉(zhuǎn)電場．,答案：見解析,規(guī)范答題——帶電粒子在電場中的圓周運動 [范例] (2013·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)(18分) 如圖，勻強電場中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場方向平行．a(chǎn)、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場方向平行．一電荷為q(q0)的質(zhì)點沿軌道內(nèi)側(cè)運動．經(jīng)過a點和b點時對軌道壓力的大小分別為Na和Nb.不計重力，求電場強度的大小E、質(zhì)點經(jīng)過a點和b點時的動能．,[名師點評] 電場中帶電粒子在豎直平面內(nèi)做圓周運動，臨界狀態(tài)在等效“最高點”. (1)等效“最高點”的特點：mg和Eq的合力與繩的拉力在同一直線上，且方向相同. (2)等效“最低點”的特點：物體速度最大，繩的拉力最大，mg和Eq的合力與繩的拉力在同一直線上，且方向相反.,