人教版高中物理選修3-1第一章靜電場第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動(40張ppt)

1、二、二、帶電粒子的帶電粒子的偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)_+U1-qmv v0 0一、一、帶電粒子的帶電粒子的加速加速v v0 0+-U2 d lv v-qmv v0 0yv vy y20121mvqU0vlt 垂直垂直電場方向電場方向:mFamqEmdqU平行平行電場方向電場方向:2221aty 偏移距離偏移距離dmvql U202220tanvvy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角dmvqlU202tanyx 2l類平拋運動類平拋運動? 一個電荷量為一個電荷量為- -q質(zhì)量為質(zhì)量為m的帶電粒子，由靜的帶電粒子，由靜止進入一個電壓為止進入一個電壓為U1的加速電場加速后，又垂的加速電場加速后，又垂直進入一個電壓為直進入一個電壓為U2的

2、偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上,整個裝置如圖示整個裝置如圖示.試分析帶電粒子的運動情況試分析帶電粒子的運動情況(不計粒子的重力不計粒子的重力).v v0 0+- U2 d lv vyv vy y_+U1-qmv v0 0OYL加速加速偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)勻速勻速瞬時速度是聯(lián)系兩個過程的橋梁瞬時速度是聯(lián)系兩個過程的橋梁三、三、帶電粒子的帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn)加速偏轉(zhuǎn)? 一個電荷量為一個電荷量為- -q質(zhì)量為質(zhì)量為m的帶電粒子，由靜的帶電粒子，由靜止進入一個電壓為止進入一個電壓為U1的加速電場加速后，又垂的加速電場加速后，又垂直進入一個電壓為直進入一個電壓為U2的偏

3、轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)電場，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上,整個裝置如圖示整個裝置如圖示.求求:(1)出偏轉(zhuǎn)電場時的偏移距離出偏轉(zhuǎn)電場時的偏移距離y；(2)出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角；出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角；(3)打在熒光屏上時的偏移距離打在熒光屏上時的偏移距離Y.v v0 0+- U2 d lv vyv vy y_+U1-qmv v0 0OYL三、三、帶電粒子的帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn)加速偏轉(zhuǎn)v v0 0+- U2 d lv vyv vy y_+U1-qmv v0 0OYL20121mvqU經(jīng)加速電場經(jīng)加速電場U1加速后加速后:經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后偏轉(zhuǎn)后:(1)偏移距離偏移距離

4、y:dmvql U20222y(2)偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角:dmvqlU202tan (3)偏移距離偏移距離Y: tan)L2(lY+dUl U122dUlU1224dUl U122三、三、帶帶電電粒粒子子的的加加速速偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)YYXX-+-+-若金屬板水平放置若金屬板水平放置電子將電子將豎直偏轉(zhuǎn)豎直偏轉(zhuǎn)若金屬板豎直放置若金屬板豎直放置 電子將電子將水平偏轉(zhuǎn)水平偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)電極的放置方式偏轉(zhuǎn)電極的放置方式 1、如圖，電子在電勢差為、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整

5、個裝置處在真的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是變大的是 A、U1變大、變大、U2變大變大 B、U1變小、變小、U2變大變大C、U1變大、變大、U2變小變小 D、U1變小、變小、U2變小變小例與練例與練20121mvqU dmvleU202tan析與解析與解對加速過程由動能定理：對加速過程由動能定理：對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：dUl U122dUlUy1224電學(xué)搭臺電學(xué)搭臺

6、力學(xué)唱戲力學(xué)唱戲 1、如圖，電子在電勢差為、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是變大的是 A、U1變大、變大、U2變大變大 B、U1變小、變小、U2變大變大C、U1變大、變大、U2變小變小 D、U1變小、變小、U2變

7、小變小B例與練例與練ABCdUlUy1224dmvleU202tandUl U122帶電粒子的帶電粒子的偏移量和偏轉(zhuǎn)角由系統(tǒng)決定偏移量和偏轉(zhuǎn)角由系統(tǒng)決定，而與粒子的，而與粒子的質(zhì)量、電量無關(guān)質(zhì)量、電量無關(guān). .只要只要電性相同電性相同的帶電粒子的帶電粒子, ,在電場中在電場中留下的留下的軌跡相同軌跡相同, ,所以無法將電性相同的粒子分開所以無法將電性相同的粒子分開. .例與練例與練3、如圖所示，有一電子、如圖所示，有一電子(電量為電量為e、質(zhì)量為、質(zhì)量為m)經(jīng)電壓經(jīng)電壓U1加速后，沿平行金屬板加速后，沿平行金屬板A、B中心中心線進入兩板，線進入兩板，A、B板間距為板間距為d、長度為、長度為l，

8、 A、B板間電壓為板間電壓為U2，屏，屏CD足夠大，距離足夠大，距離A、B板右邊緣板右邊緣2l，AB板的中心線過屏板的中心線過屏CD的中心的中心且與屏且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。置到屏中心間的距離。 例與練例與練析與解析與解電子離開電場，就好象從中點沿直線離開的：電子離開電場，就好象從中點沿直線離開的：對加速過程由動能定理：對加速過程由動能定理：20121mvqU dmvleU202tandUl U122Ytan)22(llY+dUlU12245帶電粒子帶電粒子打在屏上的位置打在屏上的位置( (偏移量偏移量Y) ): :由系統(tǒng)決定由系統(tǒng)

9、決定，而與粒子的質(zhì)量、電量無關(guān)而與粒子的質(zhì)量、電量無關(guān). .四、四、示波管的示波管的原理原理1、示波器的作用：、示波器的作用： 觀察電信號隨時間變化的情況觀察電信號隨時間變化的情況2、示波管的結(jié)構(gòu)：、示波管的結(jié)構(gòu)： 由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成3、示波管的原理、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速 飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的信號電壓信號電壓鋸齒形鋸齒形 掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿 Y Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿 x x方向方向偏移偏移2、如果在電極、如果在電極XX之間之間不加電壓不加電壓，但在，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓

10、交變電壓，在熒光屏上會，在熒光屏上會看到什么圖形？看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移思考與討論思考與討論2、如果在電極、如果在電極XX之間之間不加電壓不加電壓，但在，但在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會，在熒光屏上會看到什么圖形？看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移思考與討論思考與討論電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高高，在熒

11、光屏上會看到什么圖形？在熒光屏上會看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏思考與討論思考與討論3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高高，在熒光屏上會看到什么圖形？，在熒光屏上會看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏思考與討論思考與討論電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX3、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同

12、時在XX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高高，在熒光屏上會看到什么圖形？，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿電子沿Y Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X X方向方向向外向外偏偏思考與討論思考與討論電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX4、如果在、如果在YY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會看到什么圖形？屏上會看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2思考與討論思考與討論電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX如果信號電壓是周期性的，

13、并且掃描電壓與信如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXXUXt4、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓，同時在，同時在XX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸齒鋸齒形電壓形電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什高，在熒光屏上會看到什么圖形？么圖形？例與練例與練UxtOt1t24、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，

14、如果在YY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓，同時在，同時在XX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸齒鋸齒形電壓形電壓，使，使X的電勢比的電勢比X高，在熒光屏上會看到什高，在熒光屏上會看到什么圖形？么圖形？例與練例與練UxtOt1t2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 2v v0 0+- U2 d lv vyv vy y_+U1-qmv v0 0OYL20121mvqU經(jīng)加速電場經(jīng)加速電場U1加速后加速后:經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后偏轉(zhuǎn)后:(1)偏移距離偏移距離y:dmvql U20222y(2)偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角:dmvqlU202tan (3)偏移距離偏移距離Y: t

15、an)L2(lY+dUl U122dUlU1224dUl U122三、三、帶帶電電粒粒子子的的加加速速偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)四、四、示波管的示波管的原理原理1、示波器的作用：、示波器的作用： 觀察電信號隨時間變化的情況觀察電信號隨時間變化的情況2、示波管的結(jié)構(gòu)：、示波管的結(jié)構(gòu)： 由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成3、示波管的原理、示波管的原理作業(yè)：作業(yè)：P39 4、5 4、讓一價氫離子、一價氦離子、讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股轉(zhuǎn)

16、電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股粒子束？請通過計算說明。粒子束？請通過計算說明。問題與練習(xí)問題與練習(xí)比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離y如果如果 y不相同不相同比較離子是否以比較離子是否以相同偏角相同偏角 射出射出如果如果 y 相同相同如果如果不相同不相同會分為三股會分為三股如果如果 相同相同不會分為三股不會分為三股會分為三股會分為三股答案：答案：通過加速電場時獲得的動能通過加速電場時獲得的動能E Ek k= =qUqU, ,加加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏

17、轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。種粒子不可能分開為三股。 5.電子從靜止出發(fā)被電子從靜止出發(fā)被1000V的電壓加的電壓加速速,然后沿著與電場垂直的方向進入另一然后沿著與電場垂直的方向進入另一個電場強度為個電場強度為5000N/C的均強偏轉(zhuǎn)電場的均強偏轉(zhuǎn)電場,進進入方向與電場強度方向垂直入方向與電場強度方向垂直.已知偏轉(zhuǎn)電已知偏轉(zhuǎn)電極長極長6cm,求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度及其與進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度方向之間及其與進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度方向之間的夾角。的夾角。問題與練習(xí)問題與練習(xí)1414、初速度為、初

18、速度為2 210107 7m/sm/s的電子沿平行金的電子沿平行金屬板間的中心線射入板中，板長為屬板間的中心線射入板中，板長為30cm30cm，相距為相距為4cm4cm，在兩板間加上如圖所示的，在兩板間加上如圖所示的正弦正弦交變電壓交變電壓。已知電子的質(zhì)量為。已知電子的質(zhì)量為9 91010-31-31KgKg，電量為電量為1.61.61010-19-19C C，不計電子重力，求：，不計電子重力，求：要使所有的電子都能離開電場，圖中電壓的要使所有的電子都能離開電場，圖中電壓的最大值最大值U U0 0需滿足什么條件？需滿足什么條件？例與練例與練可認為在可認為在t t時間時間內(nèi)內(nèi)電場電場不變不變設(shè)電子在兩板間的運動時間為設(shè)電子在兩板間的運動時間為tsvlt80105 . 1st02. 0設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U U0 0時進入板間時進入板間222020ddmvleUy22200eldmvU V40析與解析與解 帶電粒子在帶電粒子在交變電場交變電場中的運動中的運動 在兩個相互平行的金屬板間加在兩個相互平行的金屬板間加交變電壓交變電壓時，在兩板時，在兩板間便可獲得間便可獲得交變電場交變電場。此類電場從空間看是勻強電。此類電場從空間看是勻強電場，即同一