帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)課件

1、9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、了解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。2、重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。3、知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況：受到恒定的電場(chǎng)力受力情況：做勻變速運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變

2、速曲線運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的直線加速運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)初速度不為零呢？2、用能量的知識(shí)來(lái)求解 由動(dòng)能定理：也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)若帶正電粒子以V0負(fù)板向正板運(yùn)動(dòng)帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的直線加速運(yùn)動(dòng)+_加速電壓E+q m分析粒子運(yùn)動(dòng)情況例1.如圖所示P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開(kāi)始向Q 板運(yùn)動(dòng)，關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速率，下列說(shuō)法正確的是：（ ）A、兩板間距離越大，加速時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的速率就越大B、兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大C、與兩板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D、以上說(shuō)法都不正確C1

3、、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大 （ ） 哪種粒子速度最大 （ ） A、質(zhì)子 B、電子 C、氘核 D、氦核 強(qiáng)化練習(xí)與電量成正比與比荷平方根成正比DB2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的質(zhì)子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v ，則下述方法能滿足要求的是（ ）A、使M、N間電壓增加為2U B、使M、N間電壓增加為4U C、使M、N間電壓不變，距離減半 D、使M、N間電壓不變，距離加倍 MNUd+B強(qiáng)化練習(xí)3、如圖所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A、B

4、的電勢(shì)差UAB100V，一個(gè)質(zhì)量為m=2.010-12kg、電量為q=-5.010-8C的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。（不計(jì)粒子重力）例與練A-v0B二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計(jì)重力）位移偏向角速度偏向角若帶電粒子以初速度V0沿垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)將如何運(yùn)動(dòng)？ ld+- - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + +Uv0q、mF+請(qǐng)：分析粒子的受力情況請(qǐng)：分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況E帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)vv0vyyl帶電粒子的軌跡是曲線分析曲線運(yùn)動(dòng)的思路變曲線為直線即：運(yùn)動(dòng)的分解偏轉(zhuǎn)位移帶電粒子

5、在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) y v0vy Fv+-v0Y dUY q L2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。1.受力分析：粒子受到沿電場(chǎng)方向的靜電力F qE= qU/d。大小為：運(yùn)動(dòng)的分解x方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)Y方向：勻加速直線運(yùn)動(dòng)。加速度為3.x方向 速度：位移：4.y方向 速度：位移：5、速度偏向角的正切：6、位移偏向角的正切：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)例2(已知：Me=9.110-31kg ）粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)論：1 帶電粒子初速度沿著電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題2 帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問(wèn)題粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)就是一個(gè)勻變速問(wèn)題。即帶電粒子的加

6、速。就是一個(gè)類平拋的問(wèn)題。即帶電粒子的偏轉(zhuǎn)。解題思路：動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題思路：類比于平拋運(yùn)動(dòng)的分析1、帶電粒子垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，僅在電場(chǎng)力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在這一過(guò)程中帶電粒子的（ ）A電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小B電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加C機(jī)械能保持不變D電勢(shì)能的減小大于機(jī)械能的增加 B強(qiáng)化練習(xí)2、質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動(dòng)能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為 ，側(cè)移之比為 。 與電量成正比與電量成正比1:21:2強(qiáng)化練習(xí)3、三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，如圖所示。則由此可判斷（ ） A、 b和c同時(shí)

7、飛離電場(chǎng) B、在b飛離電場(chǎng)的瞬間，a剛好打在下極板上 C、進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c速度最大，a速度最小 D、c的動(dòng)能增量最小， a和b的動(dòng)能增量一樣大 強(qiáng)化練習(xí)BCD4、質(zhì)量為110-25kg、電量為110-16C的帶電粒子以2106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中央沿水平方向飛入板間，如圖所示。已知板長(zhǎng)L10cm，間距d2cm，當(dāng)AB間電壓在 范圍內(nèi)時(shí)，此帶電粒子能從板間飛出。例與練v0+ + + + + - - - - - L三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體+-vv0vy+_U1U2v0-qmy1.帶電粒子從靜止出發(fā)經(jīng)過(guò)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入電壓為U2的偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏移距

8、離為y，要使y增大為原來(lái)的2倍，可供選用的方法是 （ ）A、使U1減小為原來(lái)的1/2B、使U2增大為原來(lái)的2倍C、使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板長(zhǎng)度增大為原來(lái)的2倍D、使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板間的距離減小為原來(lái)的l/2ABD2、如圖，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行。整個(gè)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 （ ）A、U1變大、U2變大 B、U1變小、U2變大C、U1變大、U2變小 D、U1變小、U2變小強(qiáng)化練習(xí)B3、如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后

9、，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（ ） A、側(cè)移相同 B、偏轉(zhuǎn)角相同 C、到達(dá)屏上同一點(diǎn) D、到達(dá)屏上不同點(diǎn)強(qiáng)化練習(xí)ABC5、如圖所示，有一電子(電量為 e、質(zhì)量為 m )經(jīng)電壓U0加速后，沿平行金屬板A、B中心線進(jìn)入兩板，A、B板間距為d、長(zhǎng)度為L(zhǎng)，A、B板間電壓為U，屏CD足夠大距離A、B板右邊緣2L，AB板的中心線過(guò)屏CD的中心且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。 例與練ABdOPoy02LL四、示波器的原理1.示波器作用：是一種用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。產(chǎn)生

10、高速飛行的電子束待顯示的電壓信號(hào)鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移示波管的原理如果在電極XX之間不加電壓，而在YY之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移Ut示波管的原理如果在電極XX之間不加電壓，而在YY之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移Ut示波管的原理如果在電極 YY之間不加電壓，但在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移Ut示波管的原理如果在電極 YY之間不加電壓，但在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？U

11、t示波管的原理如果在電極XX之間不加電壓，但在YY之間加上如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？示波管的原理如果在電極 YY之間不加電壓，但在XX之間加上如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？示波管的原理如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？Uxt示波管的原理如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？Uxt示波管的原理如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2XYYXUXt示波器圖象OUXt掃描電壓示波器圖象YYXX電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+