帶電粒子在電場中運(yùn)動

18帶電粒子在電場中的運(yùn)動一、帶電粒子的加速如圖所示，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:水平向右的電場力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)用能量知識求解思考題如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！所以結(jié)論：由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用動能定理進(jìn)行處理。二、帶電粒子的偏轉(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:粒子作類平拋運(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

3、方向

4、y方向

5、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度的正切：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++++++------φvv0vyy_U1U2v0L-qm三、加速和偏轉(zhuǎn)一體思考題：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E=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。四、示波器1、作用：觀察電信號隨時間變化的情況2、組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、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)形成一個亮斑。（2）、僅在1（或YY1）加電壓①若所加電壓穩(wěn)定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到1（或YY1）所在直線上某一點(diǎn)，形成一個亮斑（不在中心）。在右圖中設(shè)加速電壓為U，電子電量為