帶電粒子在電場中運(yùn)動課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

10.5帶電粒子在電場中的運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動狀態(tài)：勻變速直線運(yùn)動—加速、減速勻變速曲線運(yùn)動1.平衡（F合=0）2.勻變速運(yùn)動（F合≠0）靜止勻速直線運(yùn)動可能是

我們知道，把一個(gè)帶電粒子放進(jìn)電場中，它就具有一定的電勢能并受到電場力的作用，因此它可能會作各種各樣的運(yùn)動，這在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。帶電粒子可以在電場中做勻速圓周運(yùn)動嗎？3、某些帶電體（帶電微粒）是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、基本帶電粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比很小，一般都不考慮重力，除非有說明或有明確的暗示。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、宏觀帶電體：如帶電小球、液滴、塵埃等。一般都要考慮重力，除非有說明或有明確的暗示。一、帶電粒子在電場中的加速

如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。兩板間有一帶正電荷q的帶電粒子。它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板時(shí)的速度有多大？(不考慮粒子的重力）qUm+_帶電粒子的加速dqUm+_帶電粒子的加速d1、受力分析:（忽略重力）

水平向右的電場力（與運(yùn)動方向相同）

F＝Eq=qU/dF2、運(yùn)動分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的向右勻加速直線運(yùn)動。解法一運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解解法二運(yùn)用動能定理求解思考

如初末位置間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？

第一種方法不適用

，第二種方法仍適用！所以

利用動能定理進(jìn)行處理V0≠0時(shí)呢二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

UL++++++------Y

dY′

如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d。在兩板間加以電壓U，一電荷量為q質(zhì)量為m的帶正電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場。試分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況。(不計(jì)粒子的重力)v0q1、受力分析：粒子受到豎直向下的電場力F＝Eq=qU/d。2、運(yùn)動規(guī)律分析:粒子做類平拋運(yùn)動。v++++++------v0Y

dUY′

qLx方向：勻速直線運(yùn)動Y方向：加速度為

的勻加速直線運(yùn)動。y

v0vy

vv0vyΦ

F結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動

3、x方向4、y方向5、偏轉(zhuǎn)角：6、V的反向延長線交于水平位移的中點(diǎn)V的反向延長線交于初速度方向位移的中點(diǎn)++++++------φvv0vyy+_U1U2v0L-qm三、加速和偏轉(zhuǎn)一體思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)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(shí)獲得的動能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會分為三股？請說明理由。答：通過加速電場時(shí)獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(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。軌跡相同，但到達(dá)同一點(diǎn)的時(shí)間可以不同思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物以相同的初速度進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)，通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會分為三股？請說明理由。答：三種粒子會分開為三股

在示波管模型中，帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后，需再經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動才會打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P，如圖6－3－7所示．圖6－3－7四、加速和偏轉(zhuǎn)、勻速直線一體(1)確定最終偏移距離思路①思路②(2)確定偏轉(zhuǎn)后的動能(或速度)思路①思路②圖6－3－9B圖6－3－9A

示波管是示波器的核心部件。現(xiàn)在，示波器已經(jīng)成為科學(xué)研究檢測和修理各種電子儀器不可缺少的工具。這一節(jié)我們學(xué)習(xí)示波管的結(jié)構(gòu)和工作原理。電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、yXX、Y、Y亮斑五、示波管原理從右向左看四、示波器

1、作用：觀察電信號隨時(shí)間變化的情況2、組成：示波管（內(nèi)部是真空的），由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。3、原理（1）、偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個(gè)亮斑。（2）、僅在YY’（或XX’）加電壓（3）、在YY’和XX’上都加電壓1.如果偏轉(zhuǎn)電極XX'之間和偏轉(zhuǎn)電極YY'之間都不加電壓，電子槍發(fā)射出電子，最后打在熒光屏上的位置在哪里？

亮斑X'XYY'2.如果偏轉(zhuǎn)電極XX'之間不加電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極YY'之間加不變的電壓（Y正、Y’負(fù))，電子將打在熒光屏上什么位置？試著標(biāo)出

亮斑X'XYY'3.如果偏轉(zhuǎn)電極YY'之間不加電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間加不變的電壓（X正、X’負(fù))，電子將打在熒光屏上什么位置？試著標(biāo)出

亮斑X'XYY'4.如果偏轉(zhuǎn)電極XX'之間不加電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極YY'之間加正弦電壓，在熒光屏上將看到什么圖形，試著畫出

X'XYY'5.如果偏轉(zhuǎn)電極YY'之間還是上述正弦電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間加不變的電壓（X正、X’負(fù))，在熒光屏上將看到什么圖形，試著畫出

X'XYY'6.如果偏轉(zhuǎn)電極YY'之間還是上述正弦電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間加不變的電壓（X負(fù)、X’正)，在熒光屏上將看到什么圖形，試著畫出

X'XYY'7.如果偏轉(zhuǎn)電極YY'之間還是上述正弦電壓，而在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間加掃描電壓（鋸齒狀)，在熒光屏上將看到什么圖形，試著畫出X'XYY'

如果在XX’偏轉(zhuǎn)板上加掃描電壓的同時(shí)，在YY’偏轉(zhuǎn)板上加隨時(shí)間而變化的電壓（周期與掃描電壓相同），我們就可以在熒光屏上看到與YY’偏轉(zhuǎn)板上的電壓隨時(shí)間而變化的情況相同的波形當(dāng)亮斑一個(gè)接一個(gè)非?？焖俚拇蛟跓晒馄辽希捎谝曈X暫留，我們看到的將是一個(gè)穩(wěn)定的圖象即信號電壓（YY’偏轉(zhuǎn)板上所加電壓）隨時(shí)間變化圖象例題1、如圖10.5-1甲，某裝置中，多個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長度依照一定的規(guī)律依次增加。序號為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個(gè)極相連，序號為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個(gè)極相連。交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖10.5-1乙所示。在t＝0時(shí)，奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為正值，此時(shí)位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號為0）中央的一個(gè)電子，在圓板和圓筒1之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進(jìn)