高二物理复习总结：1.9《带电粒子在电场中的运动》课件(新人教版选修3-1)

α
qHmα ＝ qαmH
1× 4 ＝ 2 2× 1
二、带电粒子的偏转 【例 2】 试证明：带电粒子从偏转电场沿中线射出时，
图 1－9－6 其速度 v 的反向延长线过水平位移的中点(即粒子好像从 l l 极板间 处沿直线射出，如图 1－9－6 所示，x＝ )． 2 2
证明
1 带电粒子从偏转电场中射出时的偏移量 y＝ at2＝ 2
图 1－9－2 l F qE qU 如图 1－9－2 所示，其中 t＝ ，a＝m＝ m ＝md v0 ql2U 则粒子离开电场时的侧移位移为：y＝ 2mv2 0d 粒子离开电场时的偏转角 vy qlU tan θ＝ ＝ 2 v0 mv0d
2．对粒子偏转角的讨论 粒子射出电场时速度的反向延长线与电场中线相交于 O y 点，O 点与电场边缘的距离为 l′，则：tan θ＝ l′ ql2U 2mv2 y l 0d 则 l′＝ ＝ qlU ＝ tan θ 2 2 mv0d 2y 即 tan θ＝ l
第9节
带电粒子在电场中的运动
要点一 处理带电粒子在电场中运动的两类基本思维程序 1．求解带电体在电场中平衡问题的一般思维程序 这里说的“平衡” ，即指带电体加速度为零的静止或匀速 直线运动状态，仍属“静力学”范畴，只是带电体受的外力中 多一静电力而已． 解题的一般思维程序为： (1)明确研究对象． (2)将研究对象隔离开来，分析其所受全部外力，其中的 静电力要根据电荷正、负和电场的方向来判定． (3)根据平衡条件( F＝0)列出方程，求出结果．
要点三 由类平抛运动规律研究带电粒子的偏转 带电粒子以速度 v0 垂直于电场线的方向射入匀强电场， 受到恒定的与初速度方向垂直的静电力的作用， 而做匀变速曲 线运动， 也称为类平抛运动． 可以应用运动的合成与分解的方 法分析这种运动． 1．分析方法 v ＝v0 x＝v0t(初速度方向) x 1 2 v ＝ at y ＝ at (电场线方向) y 2
示波器是怎样实现电信号观察功能的？ 1．示波器是用来观察电信号随时间变化情况的仪器，其 核心部件是示波管． 2．示波管的构造：电子枪、偏转电极、荧光屏． 3．工作原理(如图 1－9－3 所示) 利用带电粒子在电场中的加速和偏转的运动规律．
图 1－9－3
4．如果在偏转电极 XX′和 YY′之间都没有加电压，则 电子枪射出的电子沿直线运动， 打在荧光屏中心， 在那里产生 一个亮斑． 5．信号电压：YY′所加的待测信号的电压． 扫描电压：XX′上机器自身的锯齿形电压． 若所加扫描电压和信号电压的周期相同， 就可以在荧光屏 上得到待测信号在一个周期内变化的图象． 6． 若只在 YY′之间加上如图 1－9－4 甲所示电压， 电子 在荧光屏上将形成一条竖直亮线，若再在 XX′之间加上图乙 所示电压，则在屏上将看到一条正弦曲线．
反之， 若是带电粒子所受的重力跟静电力可以比拟， 譬如， 在密立根油滴实验中， 带电油滴在电场中平衡， 显然这时就必 须考虑重力了．若再忽略重力，油滴平衡的依据就不存在了． 总之， 是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定， 一 般说来： (1)基本粒子：如电子、原子、α 粒子、离子等除了有说明 或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)． (2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明 或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．
图 1－9－4
一、带电粒子的加速 【例 1】 如图 1－9－5 所示，
图 1－9－5 在点电荷＋Q 的电场中有 A、B 两点，将质子和 α 粒子分 别从 A 点由静止释放，到达 B 点时，它们的速度大小之比为 多少？
答案 解析
2 1 质子和 α 粒子都是正离子，从 A 点释放将受静电
力作用加速运动到 B 点，设 A、B 两点间的电势差为 U，由动 能定理有： 1 对质子： mHv2 H＝qHU 2 1 对 α 粒子： mαv2 α＝qαU 2 vH 所以 v ＝
2．用能量观点处理带电体在电场中的运动 对于受变力作用的带电体的运动， 必须借助于能量观点处 理． 即使都是恒力作用的问题， 用能量观点处理也显得简洁． 具 体方法常有两种： (1)用动能定理处理的思维程序一般为： ①弄清研究对象，明确所研究的物理过程． ②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做 功，做正功还是负功． ③弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能)． ④根据 W＝ΔEk 列出方程求解．
(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理，列式 的方法常有两种： ①从初、末状态的能量相等(即 E1＝E2)列方程． ②从某些能量的减少等于另一些能量的增加 ( 即 ΔE ＝ ΔE′)列方程．
要点二 在带电粒子的加速或偏转问题中对粒子重力的处 理 若所讨论的问题中，带电粒子受到的重力远远小于静电 力，即 mg≪qE，则可忽略重力的影响．譬如，一电子在电场 强度为 4.0×103 V/m 的电场中，它所受到的静电力 F＝eE＝ 6.4×10－16 N，它所受的重力 G＝mg＝9.0×10－30 N(g 取 10 F N/kg)，G＝7.1×1013.可见，重力在此问题中的影响微不足道， 应该略去不计． 此时若考虑了重力， 反而会给问题的解决带来 不必要的麻烦， 要指出的是， 忽略粒子的重力 2 · · ( ) ，作粒子速度的反向延长线，设交于 O 点，O 点与 2 dm v0 qUl2 2dmv2 y l 0 电场边缘的距离为 x，则 x＝ ＝ qUl ＝ tan θ 2 mv2 0d 所以带电粒子从偏转电场沿中线射出时，其速度 v 的反 向延长线过水平位移的中点.
； / 南京荤场 nrx49ksp 着说：“不错，还满喜庆呢！”耿老爹也说：“呵，还准备了这么一块大红色篷布！不错啊，这一下就不再是送‘灵车’了！”李尚武 说：“改成送‘喜’车了！”尚武说着，欲搀扶耿老爹上车。耿老爹却摆摆手笑着说：“咱们不坐车了，都走着回家去！”又指着北面 隐约可见的一片房舍说：“武儿你看，就在那儿，不远了，也就三百多步！”那边，耿正已经牵起了大白骡。宽阔的南北大道上，耿英 和耿直一边一个挽着耿老爹的胳膊走在前面，耿正和李尚武各牵高头大骡拉着大平车并排跟在后面。耿老爹望着阔别九年多了魂牵梦萦 的家，踏踏实实地走去，走回去„„且说徒步跟在耿正兄妹三人车后的那三个男人，他们看到骡车不走了，也就分散开了坐在了离骡车 十多步远的路边田埂上，看似漫不经心地关注着这边事态的发展变化。耿家父子们的所有哭述和欢笑，他们也都听了个大概。看到这东、 西两边的人和车合二为一之后又高高兴兴地重新出发了，他们也起身跟了上来。34第百零八回 原路归来放悲歌|（和煦春日三月三，归 人悲痛口难言；义子理解父苦情，悲歌一曲吐心声。）那一日，耿老爹一整天都很少说其他的话，只是反反复复地自个儿念叨着：“明 儿个就要到家了„„明儿个就要到家了„„”念叨一会儿，就转头问问护送他回来的义子李尚武：“武儿，明儿个是什么日子啊？”尚 武轻轻地说：“义父，明儿个是三月初三！”走一会儿，耿老爹长长地叹一口气再次念叨起来：“明儿个就能到家了„„明儿个就能到 家了„„”再走一会儿，他又转头问尚武：“武儿，明儿个是什么日子啊？”尚武再次耐心地轻轻回答：“义父，明儿个是三月初 三！”„„下午日头还老高呢，父子俩就早早地赶着骡车入住了几乎就在家门边上的一个小客栈。天黑以后，俩人简单吃喝一些客栈准 备的饭菜，就去简陋的客房里歇息了。尚武看到义父十分疲累，又懒得多说话，就对他说：“义父，我也有些累了。这样吧，我现在就 去打盆热水来，您洗洗脚，咱们早点儿睡觉吧！”耿老爹摆摆手说：“义父今儿个懒得洗了。白日里又没有走几步路，脚没有出汗，不 脏！你自个儿去洗哇。”尚武说：“那我也懒得洗了，咱们这就睡吧！”这是一间并不很大的客房，盘有一条可以睡得开四个人的火炕， 但那天只住了耿老爹父子俩人。于是，尚武展开铺盖，父子俩就松松地躺下睡了。哪里想到，躺在火炕上的尚武老是思忖着明日里义父 与义母和义妹的艰难重逢，小小年纪的他竟然难以入睡，而耿老爹则更是辗转反侧，苦苦地折磨了自己一整夜。如此，父子俩几乎都是 彻夜未眠。次日一早，俩人在客栈里胡乱吃了一点儿早饭以后，就乘坐大骡车继续顺着延绵北上的大路出发了。大骡车终于慢悠悠地进 入到了故乡的土地，迎面