帶點粒子在電場中的運動

帶點粒子在電場中的運動第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定電場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，α粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說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。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強電場中運動情況：受到恒定的電場力受力情況：

做勻變速運動(只受電場力）第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日一.帶電粒子在電場中的加速用牛頓運動定律分析用動能定理分析E1（加速電壓）第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日eUm-+帶電粒子的加速

d1、受力分析:

水平向右的電場力

F＝Ee=eU/dF2、運動分析:初速度為零，加速度為a=eU/md的向右勻加速直線運動。解法一運用運動學(xué)知識求解解法二運用能量知識求解初速度為零的粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日思考題

如兩極板間不是勻強電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

例：如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關(guān)于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時間越長B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達Q板時的速度就越大C.電子到達Q板時的速度與板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關(guān)AC

第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核

強化練習(xí)與電量成正比與比荷平方根成正比DBe/m(質(zhì)子

)e/m/1840（電子）e/2m（氘核

）2e/4m（氦核）第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日

ld+--------+++++++++Uv0q、m二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日

ld+--------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運動的知識，推導(dǎo)偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ不計重力第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d2.運動規(guī)律分析:粒子作類平拋運動。x方向：勻速直線運動Y方向：加速度為的勻加速直線運動。θ

3.x方向

4.y方向

5、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

Ltanθ=6、離開電場時位移方向與電場方向夾角的正切α

tanα

=第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動出電場時速度的反向延長線與x軸交點是x方向位移的中點

第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，離開電場后，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2:12:1強化練習(xí)第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

L三、加速和偏轉(zhuǎn)++++++------φvv0vy+_U1U2v0-qmy第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，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。vvyy

L++++++------φv0+-U1U2v0-qm思考題第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日1、三個電子在同一地點沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，如圖所示。則由此可判斷（）

A、b和c同時飛離電場

B、在b飛離電場的瞬間，a剛好打在下極板上

C、進入電場時，c速度最大，a速度最小

D、c的動能增量最小，

a和b的動能增量一樣大

√√強化練習(xí)√BCD第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日２、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2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θ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變小強化練習(xí)B第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日解析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：與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日３、如圖所示，二價氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，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、到達屏上同一點

D、到達屏上不同點與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)強化練習(xí)ABC第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4、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中心線進入兩板，A、B板間距為d、長度為L，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。強化練習(xí)第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日解析電子離開電場，就好象從中點沿直線離開的：θ對加速過程由動能定理：第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日本課小結(jié)：1、帶電粒子在電場中的加速2、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)3、帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)作業(yè)布置：完成本節(jié)課后書本上的練習(xí)第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日5、質(zhì)量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/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L＝10cm，間距d＝2cm，當AB間電壓在

范圍內(nèi)時，此帶電粒子能從板間飛出。v0+++++-----強化練習(xí)第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日v0+++++-----θ解析對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：或?qū)ζD(zhuǎn)過程由側(cè)移公式：第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日三．示波管的原理（1）示波器：用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。其核心部分是示波管（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。（3）原理：利用了帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號隨時間變化的圖線。第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日已知：U1、l、YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏向角正切值tanφ及打到屏上電子的偏移量y?。偏移量與YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比3.原理第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日1）、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方向向上偏移四、示波器的原理第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日2）、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方向向下偏移四、示波器的原理第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日3）、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方向向里偏移四、示波器的原理第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移四、示波器的原理第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日5）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日6）、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日7）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日8）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，在熒光屏上會看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏四、示波器的原理第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日10）、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2四、示波器的原理第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果在XX’

之間不加電壓,而在YY’之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？YY’X’y′隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線X示波器圖象第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日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測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象XYY’X’UXt示波器圖象第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日UXt掃描電壓（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在ＸＸ′上的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水平方向來回運動－－掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線．示波器圖象YY’X’X第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日1、如圖所示的示波管，如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？UxtOt1t2強化練習(xí)第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日13、如圖所示的示波管，如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX’之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會看到什么圖形？UxtOt1t2XYO0<t<t1t1<t<t2強化練習(xí)第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日14、真空室中電極K發(fā)出電子（初速不計），經(jīng)過電壓為U1的加速電場后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中，板長L，相距為d，在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓，前半個周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢，已知電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，不計電子重力，求：（1）電子進入AB板時的初速度；（2）要使所有的電子都能離開AB板，圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件？（3）在熒光屏上會看到什么圖形？強化練習(xí)第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日設(shè)電子進入AB板時的初速度為v0設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U0時進入AB板間析與解第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計，電鍵K合上后，靜電計指針張開一個角度。下述哪些做法可使指針張角增大？()A、使A、B兩板靠近些；B、使A、B兩板正對面積錯開些；C、斷開K后，使B板向右平移拉開一些；D、斷開K后，使A、B正對面錯開些。CD例1第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日例2平行板電容器下板接地，兩板與電源相連，b為正中央的點，將不帶電的厚金屬板插入兩板正中間的如圖所示位置后，a、b、c三點場強及電勢變化情況為：()A、E=E且均增大，E減為零；B、U>U>U，且三點電勢均減小；C、E=E且不變，E減為零；D、U>U>U，且U減小，U不變，U增大。AD第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日如圖所示，在平行板電容器正中有一個帶電微粒。K閉合時，該微粒恰好能保持靜止。在①保持K閉合；②充電后將K斷開；兩種情況下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運動打到上極板？A.上移上極板M

B.上移下極板N

C.左移上極板M

D.把下極板N接地KMN答案：①選B，②選C。例3第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器是把非電學(xué)里（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)里變化的一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖，金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個電容器，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是（）A．C增大表示h增大B．C增大表示h減小C．C減小表示h減小D．C減小表示h增大導(dǎo)電液體金屬芯線電介質(zhì)AC例4第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日在點電荷＋Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和α粒子分別從A點由靜止釋放，已知質(zhì)子和α粒子的電性相同，帶電量之比為1:2，質(zhì)量之比為1:4，則到達B點時，它們的速度大小之比為多少？QAB解：質(zhì)子和α粒子從A到B運動過程中，分別應(yīng)用動能定理得①②聯(lián)立①②兩式可解出它們到達B點時的速度大小之比為··例5：第五十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日練習(xí)一：A板的電勢UA＝0，B板的電勢UB隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則()

A.若電子是在t＝0時刻進入的，它將一直向B板運動

B.若電子是在t＝T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上

C.若電子是在t＝3T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上D.若電子是在t＝T/2時刻進入的，它可能時而向B板、時而向A板運動t/s

UB

/v0U0-U0BAAB第五十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日在平行金屬板A、B之間加如圖所示的交變電壓，其頻率為f，t=0時刻A板處有一個質(zhì)量為m、電量為q的正離子從靜止開始向B板運動，重力忽略不計，求：為使離子到B板時的速度最大，A、B之間的距離d應(yīng)滿足什么條件？uOU-UtAB解：要使正離子到達