高中物理选修31带电粒子在电场中的运动.pptx

高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 上节回放上节回放上节回放上节回放9带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动电容器电容器电容器电容器1电容电容电容电容2平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容3平行板电容器间电场平行板电容器间电场平行板电容器间电场平行板电容器间电场4高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体带电体带电体带电体1 带电粒子：带电粒子：带电粒子：带电粒子：质子、电子、正负离质子、电子、正负离质子、电子、正负离质子、电子、正负离子、子、子、子、粒子粒子粒子粒子一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力粒粒粒粒带电微粒：带电微粒：带电微粒：带电微粒：小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴小球、尘埃、液滴微微微微通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力一般视为质点一般视为质点一般视为质点一般视为质点高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析2例例1 一个电子的质量为一个电子的质量为9.110-31 kg,电荷量电荷量 q=1.610-19 C，当它位，当它位 于于 E=5104 V/m 的电场中时的电场中时:受到的重力受到的重力 G 为多大？为多大？受到的电场力受到的电场力 F 为多大？为多大？G G=mgmg=910=910-30-30 N NF F=qEqE=810=810-15 15 N NF F=110=11015 15 G G高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例2 2 用细线将一质量为用细线将一质量为用细线将一质量为用细线将一质量为mm，电荷量为，电荷量为，电荷量为，电荷量为 q q 的小球悬挂在开花板下方，设空的小球悬挂在开花板下方，设空的小球悬挂在开花板下方，设空的小球悬挂在开花板下方，设空 间存在水平方向的匀强电场，当间存在水平方向的匀强电场，当间存在水平方向的匀强电场，当间存在水平方向的匀强电场，当 小球静止时把细线烧断，那么此小球静止时把细线烧断，那么此小球静止时把细线烧断，那么此小球静止时把细线烧断，那么此 后小球将后小球将后小球将后小球将_ _ _运动。运动。运动。运动。沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀加速直线加速直线加速直线加速直线高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例3 3 如图，平行金属板水平放置并接到直流电如图，平行金属板水平放置并接到直流电如图，平行金属板水平放置并接到直流电如图，平行金属板水平放置并接到直流电 源上，一个带电微粒源上，一个带电微粒源上，一个带电微粒源上，一个带电微粒 P P 恰好静止在两板之恰好静止在两板之恰好静止在两板之恰好静止在两板之 间。现用外力将间。现用外力将间。现用外力将间。现用外力将 P P 固定住，然后固定导线固定住，然后固定导线固定住，然后固定导线固定住，然后固定导线 各接点，使两板均匀转过各接点，使两板均匀转过各接点，使两板均匀转过各接点，使两板均匀转过 角，再撤去外角，再撤去外角，再撤去外角，再撤去外 力，则力，则力，则力，则 P P 在两板间将在两板间将在两板间将在两板间将 （）A.A.保持静止保持静止保持静止保持静止B.B.水平向左做直线运动水平向左做直线运动水平向左做直线运动水平向左做直线运动C.C.向右下做直线运动向右下做直线运动向右下做直线运动向右下做直线运动D.D.大小未知，无法确定大小未知，无法确定大小未知，无法确定大小未知，无法确定 P P 运动状态运动状态运动状态运动状态 P PB B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题3例例例例4 4 如图如图如图如图1 1所示，所示，所示，所示，A A、B B 两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为 r r，A A带有带有带有带有 9 9Q Q 的正电荷，的正电荷，的正电荷，的正电荷，B B 带有带有带有带有4 4Q Q 的正电荷，的正电荷，的正电荷，的正电荷，如果如果如果如果 A A 和和和和 B B 固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷 q q，才能使此电荷处于平衡状态？，才能使此电荷处于平衡状态？，才能使此电荷处于平衡状态？，才能使此电荷处于平衡状态？r rA AB BAB AB 连线间距连线间距连线间距连线间距 A A 为为为为 x x=r r 3 3 5 5 与与与与 q q 的带电量无关的带电量无关的带电量无关的带电量无关 如果如果如果如果 A A 和和和和 B B 是自由的，应如何放置第三个点是自由的，应如何放置第三个点是自由的，应如何放置第三个点是自由的，应如何放置第三个点电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求第三个点电荷第三个点电荷第三个点电荷第三个点电荷 C C 的电量的电量的电量的电量 q q 的大小及电性。的大小及电性。的大小及电性。的大小及电性。AB AB 连线间距连线间距连线间距连线间距 A A 为为为为 x x=r r 3 3 5 5 q q 带负电，电量带负电，电量带负电，电量带负电，电量 q q=-=-Q Q 3636 2525 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例5 5 现要测量一个带电小球（小球质量已知，现要测量一个带电小球（小球质量已知，现要测量一个带电小球（小球质量已知，现要测量一个带电小球（小球质量已知，设为设为设为设为 mm）的带电量，某同学设计如下测量方案：）的带电量，某同学设计如下测量方案：）的带电量，某同学设计如下测量方案：）的带电量，某同学设计如下测量方案：取一个和带电小球完全相同的不带电小球，使取一个和带电小球完全相同的不带电小球，使取一个和带电小球完全相同的不带电小球，使取一个和带电小球完全相同的不带电小球，使两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘细两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘细线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直方线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直方向的夹角为向的夹角为向的夹角为向的夹角为，从而算出小球的带电量。你认为，从而算出小球的带电量。你认为，从而算出小球的带电量。你认为，从而算出小球的带电量。你认为他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪些他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪些他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪些他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪些物理量，并推导出小球所带电量的表达式。物理量，并推导出小球所带电量的表达式。物理量，并推导出小球所带电量的表达式。物理量，并推导出小球所带电量的表达式。A AB BO O 此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度l l（或（或（或（或悬点到球心的距离）。悬点到球心的距离）。悬点到球心的距离）。悬点到球心的距离）。mgmgtantan 4 4l lk ksinsin 原小球的带电量原小球的带电量 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例6 6 如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定在在在在 O O 点，下端各悬挂质量为的带电小球点，下端各悬挂质量为的带电小球点，下端各悬挂质量为的带电小球点，下端各悬挂质量为的带电小球 A A、B B，A A、B B 带电分别为带电分别为带电分别为带电分别为 +q q、-q q。今在水平向左的。今在水平向左的。今在水平向左的。今在水平向左的方向上加匀强电场，场强方向上加匀强电场，场强方向上加匀强电场，场强方向上加匀强电场，场强 E E，使连接，使连接，使连接，使连接 AB AB 长为长为长为长为的绝缘细线拉直，使两球处于静止状态，问：的绝缘细线拉直，使两球处于静止状态，问：的绝缘细线拉直，使两球处于静止状态，问：的绝缘细线拉直，使两球处于静止状态，问：要使两小球处于这种状态，外加电场要使两小球处于这种状态，外加电场要使两小球处于这种状态，外加电场要使两小球处于这种状态，外加电场 E E 的大的大的大的大小为多少？小为多少？小为多少？小为多少？A AB BE EO O高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例7 7 两个质量相同，分别带有等值异号两个质量相同，分别带有等值异号两个质量相同，分别带有等值异号两个质量相同，分别带有等值异号电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球，再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球，再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球，再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球，将它们悬挂于将它们悬挂于将它们悬挂于将它们悬挂于O O点，整个装置处于水平点，整个装置处于水平点，整个装置处于水平点，整个装置处于水平向右的匀强电场中，平衡后，它们的正向右的匀强电场中，平衡后，它们的正向右的匀强电场中，平衡后，它们的正向右的匀强电场中，平衡后，它们的正确位置是下图示中的哪一个？确位置是下图示中的哪一个？确位置是下图示中的哪一个？确位置是下图示中的哪一个？E+qA A-qCE+q-qB+q-qE-qD+qEB B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例 8 8电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测出的。原理如图所示，两块水平出的。原理如图所示，两块水平出的。原理如图所示，两块水平出的。原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，放置的平行金属板与电源连接，放置的平行金属板与电源连接，放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为两金属板间的距离为两金属板间的距离为两金属板间的距离为 d d，忽略空气对油滴的浮，忽略空气对油滴的浮，忽略空气对油滴的浮，忽略空气对油滴的浮力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差 u u，当，当，当，当u=u=U U0 0时，使得某个质量为时，使得某个质量为时，使得某个质量为时，使得某个质量为 mml l 的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量 q q 为多少？为多少？为多少？为多少？q q=mm1 1gdgd U Uo o 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速1+-匀速匀速匀速匀速加速加速加速加速匀速匀速匀速匀速末速度？末速度？末速度？末速度？vtvo已知已知已知已知mm、q q、U U、v v0 0高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法方法方法1 1：牛顿定律牛顿定律牛顿定律牛顿定律 +运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式受力分析：受力分析：受力分析：受力分析：不计重力，只受电场力不计重力，只受电场力不计重力，只受电场力不计重力，只受电场力加速度加速度加速度加速度 a a:a a=F F mmF F=qEqEd dU U E=E=a a=qUqUmdmd速度位移公式速度位移公式速度位移公式速度位移公式 :v vt t2 2 v v0 02 2=2=2adad末速度度末速度度末速度度末速度度 v vt t=v v0 02 2+2 2qUqUmm高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法方法方法2 2：动能定理动能定理动能定理动能定理做功分析：做功分析：做功分析：做功分析：只受电场力，电场力做正功只受电场力，电场力做正功只受电场力，电场力做正功只受电场力，电场力做正功电场力的功：电场力的功：电场力的功：电场力的功：WW=qUqU动能定理：动能定理：动能定理：动能定理：WW=1 12 2_ _m vm vt t2 21 12 2m vm v0 02 2 qU qU=1 12 2_ _m vm vt t2 21 12 2m vm v0 02 2末速度度末速度度末速度度末速度度 v vt t=v v0 02 2+2 2qUqUmm高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例 9 9 三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板三块相同的金属平行板 A A、B B、D D自上自上自上自上而下水平放置，间距分别为而下水平放置，间距分别为而下水平放置，间距分别为而下水平放置，间距分别为 h h 和和和和 d d，如图所，如图所，如图所，如图所示。示。示。示。A A、B B 两板中心开孔，在两板中心开孔，在两板中心开孔，在两板中心开孔，在 A A 板的开孔上板的开孔上板的开孔上板的开孔上搁有一金属容器搁有一金属容器搁有一金属容器搁有一金属容器 P P 且与且与且与且与 A A 板接触良好，其板接触良好，其板接触良好，其板接触良好，其内盛有导电液体。内盛有导电液体。内盛有导电液体。内盛有导电液体。A A 板通过闭合的电键与电板通过闭合的电键与电板通过闭合的电键与电板通过闭合的电键与电池的正极相连，池的正极相连，池的正极相连，池的正极相连，B B 板与电池的负极相连并接板与电池的负极相连并接板与电池的负极相连并接板与电池的负极相连并接地，电池提供地，电池提供地，电池提供地，电池提供 A A、B B 两极板电压为两极板电压为两极板电压为两极板电压为U U0 0，容器，容器，容器，容器 P P 内的液体在底部小孔内的液体在底部小孔内的液体在底部小孔内的液体在底部小孔 O O 处形成质量为处形成质量为处形成质量为处形成质量为mm，带电量为带电量为带电量为带电量为 q q 的液滴后自由下落，穿过的液滴后自由下落，穿过的液滴后自由下落，穿过的液滴后自由下落，穿过 B B 板板板板的开孔的开孔的开孔的开孔 O O 落在落在落在落在 D D 板上，其电荷被板上，其电荷被板上，其电荷被板上，其电荷被D D 板吸咐，板吸咐，板吸咐，板吸咐，液体随即蒸发，接着容器顶部又形成相同的液体随即蒸发，接着容器顶部又形成相同的液体随即蒸发，接着容器顶部又形成相同的液体随即蒸发，接着容器顶部又形成相同的液滴自由下落，如此继续，设整个装置放在液滴自由下落，如此继续，设整个装置放在液滴自由下落，如此继续，设整个装置放在液滴自由下落，如此继续，设整个装置放在真空中。求：真空中。求：真空中。求：真空中。求：(1)(1)第一个液滴到达第一个液滴到达第一个液滴到达第一个液滴到达 D D 板的速度为多少板的速度为多少板的速度为多少板的速度为多少?(2)(2)D 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板最终可达到的电势为多少板最终可达到的电势为多少?P PPO OOOOOA AAB BBD DDS SSU U0 0h hhd dd高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电粒子在非匀强电场中的加速带电粒子在非匀强电场中的加速带电粒子在非匀强电场中的加速带电粒子在非匀强电场中的加速2+Q QP PA A例例例例 10 10 如图所示的电场中如图所示的电场中如图所示的电场中如图所示的电场中 P P 点与点与点与点与 A A 板间电势差板间电势差板间电势差板间电势差为为为为 90V90V。一个二价氧离子从。一个二价氧离子从。一个二价氧离子从。一个二价氧离子从 P P 点由静止释放，点由静止释放，点由静止释放，点由静止释放，经加速电场后离子金属板经加速电场后离子金属板经加速电场后离子金属板经加速电场后离子金属板 A A 小孔时的速度是多小孔时的速度是多小孔时的速度是多小孔时的速度是多少？（已知据氧离子的质量少？（已知据氧离子的质量少？（已知据氧离子的质量少？（已知据氧离子的质量 mm=2.7 =2.7 10 102626 kgkg）v vqUqU=E Ek k动能定理动能定理动能定理动能定理 E Ek k=1 12 2mvmv2 2 0 0 qUqU=1 12 2mvmv2 2v v=2 2qUqUmm=4.6 10=4.6 104 4 m/s m/s高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 归纳与总结：归纳与总结：归纳与总结：归纳与总结：带电体在电场中加速运动问题的基本思路带电体在电场中加速运动问题的基本思路带电体在电场中加速运动问题的基本思路带电体在电场中加速运动问题的基本思路1.1.在匀强电场中在匀强电场中在匀强电场中在匀强电场中(1)(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(2)(2)动能定理动能定理动能定理动能定理2.2.在非匀强电场中在非匀强电场中在非匀强电场中在非匀强电场中应用能量观点分析应用能量观点分析应用能量观点分析应用能量观点分析注意：注意：注意：注意：是否考虑重力的要根据具体情况确定是否考虑重力的要根据具体情况确定是否考虑重力的要根据具体情况确定是否考虑重力的要根据具体情况确定高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例11 11 如图如图如图如图 从从从从 F F 处释放一个无初速度电子处释放一个无初速度电子处释放一个无初速度电子处释放一个无初速度电子向向向向 B B 板方向运动，指出下列对电子运动板方向运动，指出下列对电子运动板方向运动，指出下列对电子运动板方向运动，指出下列对电子运动描述中，正确的是（设电势差均为描述中，正确的是（设电势差均为描述中，正确的是（设电势差均为描述中，正确的是（设电势差均为U U）()FADCBA.A.电子到达电子到达电子到达电子到达 B B 板时的动板时的动板时的动板时的动 能是能是能是能是 eUeUB.B.电子从电子从电子从电子从 B B 板到达板到达板到达板到达 C C 板时板时板时板时 动能的变化量为零动能的变化量为零动能的变化量为零动能的变化量为零 C.C.电子到达电子到达电子到达电子到达D D板时动能为板时动能为板时动能为板时动能为eUeU.电子在电子在电子在电子在 板与板与板与板与 板间板间板间板间 作往返运动作往返运动作往返运动作往返运动高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 直线加速器直线加速器直线加速器直线加速器3U U1 1U U2 2U Un nvnv v=2 2qUqUmmv vn n=2 2q q(U U1 1+U U2 2+U Un n)mm高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转偏转装置结构模型偏转装置结构模型偏转装置结构模型偏转装置结构模型1 l l参量：参量：参量：参量：极板长极板长极板长极板长 l l d d极板间距极板间距极板间距极板间距 d d充电后：充电后：充电后：充电后：极板间匀强电场极板间匀强电场极板间匀强电场极板间匀强电场 E E极板间电势差极板间电势差极板间电势差极板间电势差 U UU U-+E E高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 v v0 0带电粒子进入偏转装置方式带电粒子进入偏转装置方式带电粒子进入偏转装置方式带电粒子进入偏转装置方式及其受力分析及其受力分析及其受力分析及其受力分析2-+E E进入方式：进入方式：进入方式：进入方式：以初速度以初速度以初速度以初速度v v0 0 垂直电场方向进入偏转电场垂直电场方向进入偏转电场垂直电场方向进入偏转电场垂直电场方向进入偏转电场受力分析：受力分析：不计重力不计重力正电荷：正电荷：正电荷：正电荷：负电荷：负电荷：负电荷：负电荷：qEqEqEqE高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 偏转粒子的运动性质偏转粒子的运动性质偏转粒子的运动性质偏转粒子的运动性质3初速度初速度初速度初速度 v v0 0 电场力（恒力）电场力（恒力）电场力（恒力）电场力（恒力）垂直垂直垂直垂直类平抛运动类平抛运动类平抛运动类平抛运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动轨迹：轨迹：轨迹：轨迹：抛物线抛物线抛物线抛物线加速度：加速度：加速度：加速度：a=qE m qU md=动画动画模拟模拟高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 v v0 0-+E EqEqE ly y偏转距离偏转距离偏转距离偏转距离v 偏转方向偏转方向偏转方向偏转方向几个特征参量几个特征参量几个特征参量几个特征参量4 偏转时间偏转时间偏转时间偏转时间 t t 垂直电场方向做垂直电场方向做垂直电场方向做垂直电场方向做 _匀速直线运动匀速直线运动匀速直线运动匀速直线运动l l=v v0 0t t则：则：t=t=l lv v0 0高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 偏转距离偏转距离偏转距离偏转距离 y y 初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动平行于电场方向做平行于电场方向做平行于电场方向做平行于电场方向做_y y=1 1 2 2 atat2 2 a=qU md t=t=l lv v0 0y y=1 1 2 2 qUl2 mdv02高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 偏转方向偏转方向偏转方向偏转方向 v v0 0-+E Ev 偏转方向偏转方向偏转方向偏转方向v v0 0 v vy y tantan =v vy y v v0 0 v vy y=atata=qU md tantan =qUlqUlmdvmdv0 02 2t=lt=l/v v0 0高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例12 12 两个相同的平行金属板的长度为两个相同的平行金属板的长度为两个相同的平行金属板的长度为两个相同的平行金属板的长度为 l l=6.0 =6.0 cmcm，相距，相距，相距，相距 d d=2 cm=2 cm，极板间电压，极板间电压，极板间电压，极板间电压 U U=200V=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射时的速度射时的速度射时的速度射时的速度 v v0 0=3.010=3.0107 7 m/sm/s。求：。求：。求：。求：(1)(1)电子射出电场时，沿垂直于板方向偏移距电子射出电场时，沿垂直于板方向偏移距电子射出电场时，沿垂直于板方向偏移距电子射出电场时，沿垂直于板方向偏移距 离离离离y y；(2)(2)偏转的角度偏转的角度偏转的角度偏转的角度；(3)(3)电子的电势能、机械能、能量如何变化；电子的电势能、机械能、能量如何变化；电子的电势能、机械能、能量如何变化；电子的电势能、机械能、能量如何变化；(4)(4)电子射出极板后做什么运动？电子射出极板后做什么运动？电子射出极板后做什么运动？电子射出极板后做什么运动？y=0.36 cm=6.80电势能减少、机械能增加；总能量不变电势能减少、机械能增加；总能量不变匀速直线运动匀速直线运动高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例1313质量为质量为质量为质量为mm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为q q的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度v v0 0从从从从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为离开电场后偏转角正切为离开电场后偏转角正切为离开电场后偏转角正切为0.50.5，则下列说法中正，则下列说法中正，则下列说法中正，则下列说法中正确的是确的是确的是确的是 （）A.A.如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子 离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.25B.B.如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子 离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.25C.C.如果带电粒子的初速度为原来的如果带电粒子的初速度为原来的如果带电粒子的初速度为原来的如果带电粒子的初速度为原来的2 2倍，则粒倍，则粒倍，则粒倍，则粒 子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为0.250.25D.D.如果带电粒子的初动能为原来的如果带电粒子的初动能为原来的如果带电粒子的初动能为原来的如果带电粒子的初动能为原来的2 2倍，则粒倍，则粒倍，则粒倍，则粒 子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为子离开电场后的偏转角正切为0.250.25ABDABD高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例14 14 试证明下图中，带电粒子垂直进试证明下图中，带电粒子垂直进试证明下图中，带电粒子垂直进试证明下图中，带电粒子垂直进 入偏转电场，离开电场时，入偏转电场，离开电场时，入偏转电场，离开电场时，入偏转电场，离开电场时，粒子粒子粒子粒子 好象是从入射线中点直接射出来好象是从入射线中点直接射出来好象是从入射线中点直接射出来好象是从入射线中点直接射出来 的。的。的。的。v v0 0-+E Evl l2 2高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 加速加速加速加速 偏转偏转偏转偏转5U1加速加速加速加速偏转偏转偏转偏转U2(1)(1)出射时偏距离出射时偏距离出射时偏距离出射时偏距离 y y(2)(2)出射时偏转方向出射时偏转方向出射时偏转方向出射时偏转方向 (3)(3)出射时速度大小出射时速度大小出射时速度大小出射时速度大小高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例15 15 如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为 U U1 1 的加速电的加速电的加速电的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为场中由静止开始运动，然后射入电势差为场中由静止开始运动，然后射入电势差为场中由静止开始运动，然后射入电势差为 U U2 2 的两块平行极板间的电场中，入射方向的两块平行极板间的电场中，入射方向的两块平行极板间的电场中，入射方向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，重力跟极板平行。整个装置处在真空中，重力跟极板平行。整个装置处在真空中，重力跟极板平行。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可忽略。在满足电子能射出平行板区的条可忽略。在满足电子能射出平行板区的条可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的件下，下述四种情况中，一定能使电子的件下，下述四种情况中，一定能使电子的件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角偏转角偏转角偏转角 变大的是变大的是变大的是变大的是 ()()A.A.U U1 1变大、变大、变大、变大、U U2 2变大变大变大变大 B.B.U U1 1变小、变小、变小、变小、U U2 2变大变大变大变大C.C.U U1 1变大、变大、变大、变大、U U2 2变小变小变小变小 D.D.U U1 1变小、变小、变小、变小、U U2 2变小变小变小变小U U1 1U U2 2 B B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例16 16 如图所示，一束带电粒如图所示，一束带电粒如图所示，一束带电粒如图所示，一束带电粒子（不计重力），垂直电场线子（不计重力），垂直电场线子