帶電粒子在電場中運動之偏轉(zhuǎn)

1、物理 教科版定向移動 1帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析：帶電粒子垂直于電場線方向進入勻強電條件分析：帶電粒子垂直于電場線方向進入勻強電場場(2)運動性質(zhì)運動性質(zhì): 運動運動(3)處理方法：分處理方法：分 解解 成成 相相 互互 垂垂 直直 的的 兩兩 個個 方方 向向 上上 的的 . ，類似于，類似于 。(4)運動規(guī)律：運動規(guī)律：沿初速度方向做沿初速度方向做 運動，運動，沿電場力方向，做沿電場力方向，做 運動。運動。勻變速曲線直線運動平拋運動勻速直線勻加速直線勻加速直線帶電粒子在電場中的重力問題特別提醒特別提醒(1)(1)基本粒子基本粒子：(2)(2)帶電顆粒帶電顆

2、粒：如電子、質(zhì)子、如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力考慮重力( (但并不忽略質(zhì)量但并不忽略質(zhì)量) )如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力能忽略重力帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角側(cè)移側(cè)移n【例1】質(zhì)量為 m、電荷量為q 的帶電粒子以初速V0 沿垂直于電場的方向

3、，進入長為 l、間距為d 、電壓為U 的平行金屬板間的勻強電場中，粒子將做勻變速曲線運動，如圖所示，若不計粒子重力，求 n（1）粒子離開電場時的側(cè)移距離 ；n（2）粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角 的正切。Udlqv0y帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)mFamqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022與粒子比荷與粒子比荷q/m成正比成正比與粒子初速度與粒子初速度v0平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0與粒子比荷與粒子比荷q/m成正比成正比與

4、粒子初速度與粒子初速度v0平方成反比平方成反比與電場的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)0tanvvydmvqUl20 L L122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU拓展拓展1 1、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0-qmyO20121mvqU dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lx例2】如圖所示，k級發(fā)射出電子，經(jīng)過KS之間的加速電場加速后，進入AB間的偏轉(zhuǎn)電場，AB兩板間的電壓為U2，射出電場后將射到電子屏幕上。求電子打在屏幕上時的偏移距

5、離Y。 電子在加速電場中加速，由動能定理得在偏轉(zhuǎn)電場中有dmqUmFa2粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移距離 dULULqUmdmqUaty1222122422121電子離開電場時沿電場方向的速度為 t avydULUvvxy122tan設飛出兩板間時的速度方向與水平方向夾角為 則tan Ly dULULLyyY122) 2(所以又解析解析 20121mvqU 0vLt 示波器的原理示波器的原理1.示波器作用：是一種用來觀察電信號隨時間變化示波器作用：是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。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

6、，管內(nèi)抽成真空。熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移示波器的原理示波器的原理使電子沿使電子沿y方向方向偏移偏移1 1）、如果在電極）、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢比的電勢比YY高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy xxUKx 2 2）、如果在電極）、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，

7、使YY的電勢比的電勢比Y Y高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy yyUKy xxUKx yyUKy xxUKx 如果在如果在YYYY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，同時在時在XXXX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示波器的原理示波器的原理xxUKx yyUKy 考點帶電粒子在交變電場中的運動 甲 乙 例3如圖甲所示，熱電子由陰極飛出時的初

8、速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L10 cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L10 cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖乙所示(每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的)求：解析解析 解析解析 2Ly 時0032UUU即2Lym根據(jù)三角形相似得322LLLyYmm所以cmyYmm153cmYSm302所以04UULy 由知（2）解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法 1 1分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動運動的關(guān)系，根據(jù)牛

9、頓第二定律及運動學規(guī)律分析；二是功能關(guān)系學規(guī)律分析；二是功能關(guān)系 2 2此類題型一般有三種情況：一是粒子此類題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運動做單向直線運動( (一般用牛頓運動定律或一般用牛頓運動定律或動能定理求解動能定理求解) )， 二是粒子做往返運動二是粒子做往返運動 ( (一般分段研究一般分段研究) )， 三是粒子做偏轉(zhuǎn)運動三是粒子做偏轉(zhuǎn)運動( (一般根據(jù)交變電場的特點分段研究一般根據(jù)交變電場的特點分段研究) ) 拓展提高如圖所示，是一個勻強電場的電場強度隨時間變化的圖象，在這個勻強電場中有一個帶電粒子，在t=0時刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場力作用，則電場力的作用和帶電粒子的

10、運動情況是（）A帶電粒子將在電場中做有往復但總體上看不斷向前的運動。B1秒末釋放的粒子，將在電場中一直往復運動。C1.5秒末釋放的粒子，將在電場中一直往復運動。D3s末帶電粒子回到原出發(fā)點。A帶電粒子將在電場中做有往復帶電粒子將在電場中做有往復但總體上看不斷向前的運動。但總體上看不斷向前的運動。B如果如果1秒末釋放粒子，粒子將秒末釋放粒子，粒子將在電場中一直往復運動。在電場中一直往復運動。C 如果如果1.5秒末釋放粒子，粒子秒末釋放粒子，粒子將在電場中一直往復運動。將在電場中一直往復運動。D 3s末帶電粒子回到原出發(fā)點。末帶電粒子回到原出發(fā)點。如圖（如圖（a a）所示，兩平行正對的金屬板）所示

11、，兩平行正對的金屬板A A、B B間加有如圖（間加有如圖（b b）所示的交變電）所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P P處。若在處。若在t t0 0時刻釋放該粒子，粒子會時而向時刻釋放該粒子，粒子會時而向A A板運動，時而向板運動，時而向B B板運動，并最終打在板運動，并最終打在A A板上。則板上。則t t0 0可能屬于的時間段是可能屬于的時間段是( )( )PtUABUO-UOOT/2TAB圖圖(a)圖圖(b)004Tt0324TTt034TtT098TTtBACD跟蹤訓練跟蹤訓練 v0 v0 0 0 0 v10 0 v100 0 vv10 0 帶正電粒子先加速向帶正電粒子先加速向B B板運動、板運動、再減速運動至零；再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復運動，最終打在如此反復運動，最終打在B板上，所以板上，所以A , D錯誤錯誤。解 題 方 法 與 指 導解 題