帶電粒子在電場中的運動-最終版課件

1、1.9 帶電粒子在電場中的運動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在什么情況下不考慮重力：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，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：如小球、液滴、塵埃等，一般都考慮重力。物體在重力場中的運動狀態(tài)：勻變速直線運動加速、減速勻變速曲線運動（平拋）1.平衡（F合=0）2.勻變速運動（F合0）靜止勻速直線運動一、帶電粒子在電場中的平衡問題1、平衡狀態(tài)：靜止勻速直線運動狀態(tài)2、平衡條件：帶電粒子在電場中所受合力為零，即F合0 帶電粒子在電場

2、中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電?+ + + + + + +- - - - - - -【例1】Eqmg分析：帶電粒子處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)合0，Eq=mg，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。二、帶電粒子在電場中的直線運動（加、減速）例2：右圖所示，相距d的兩平行金屬板間加一電壓U，有一帶正電荷q、質(zhì)量為m的帶電粒子只在電場力的作用下從靜止開始從正極板向負極板運動。則（1）帶電粒子在電場中做什么運動？解：帶電粒子在電場中，只受電場力的作用，根據(jù)牛頓第二定律有：則帶電粒子的加速度又帶電粒子在電場中做初速度為0的勻加速直線運動qUm+_帶電粒子

3、的加速 d（2）粒子穿出負極板時的速度多大？解：設粒子穿出負極板時的速度為v由 得：穿出負極板時的速度解法二：根據(jù)動能定理有：思考：還可以用什么方法求解？解得+-Um+qd：若電場為一非勻強電場，原題中其它條件不變，則粒子穿出負極板時的速度又是多大？根據(jù)動能定理有：解得 帶電粒子在電場中的變速直線運動，一般用動能定理求解即粒子被加速后速度的大小，跟粒子的質(zhì)量m、電荷量q、加速度過程始末位置的電勢差U有關，跟電場是否均勻、粒子的具體路徑無關如圖，在點電荷+Q的電場中，不計重力的帶電粒子-q以初速度V0沿電場線MN方向進入電場，（1）分析粒子的運動情況？+QPMNV0-q（2）若此粒子質(zhì)量為m,運

4、動到N點速度恰好為零，求MN兩點的電勢差UMN 解：由動能定理能否用牛頓定律求解？處理非勻變速直線運動：動能定理求解練習加速度減小的減速直線運動 ld+- - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0+q、m三. 帶電粒子在電場中的偏轉(不計粒子的重力,垂直電場方向進入)若帶電粒子以初速度 沿垂直于場強方向進入電場，帶電粒子的運動將如何？ ld+- - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0+q、mF+vv0vyy偏轉角偏移量試根據(jù)類平拋知識，推導偏移量 y和偏轉角三. 帶電粒子在電場中的偏轉(不計粒子的重力,垂直進入電場)三. 帶電粒子在

5、電場中的偏轉(不計粒子的重力,垂直電場方向進入)(1)平行板面方向： (2)垂直板面方向：偏移量y：加速度:離開電場時速度偏轉角的正切 :初速度為零的勻加速直線運動勻速直線運動豎直速度vy:三. 帶電粒子在電場中的偏轉(不計粒子的重力,垂直進入電場) ld + + + + + + + + + + Uv0+qmFv0vyy- - - - - - - - - - - -v三. 帶電粒子在電場中的偏轉(不計粒子的重力,垂直電場方向進入)如果是負電荷呢？四. 帶電粒子在電場中先加速再偏轉v_ +-U2v0yOv0vyv0+U1-qmd若v0是粒子從靜止開始經(jīng)一電壓為U1的加速電場獲得的，則粒子飛出時的

6、偏轉距離y和偏轉角 又如何？FF即：又解：粒子在加速電場中加速時，由動能定理有： 帶電粒子在電場中先加速后偏轉時，偏移量 y和偏轉角均與粒子的q和m無關，只跟電場本身有關。則有：若v0是粒子從靜止開始經(jīng)一電壓為U1的加速電場獲得的，則粒子飛出時的偏轉距離y和偏轉角 又如何？四. 帶電粒子在電場中先加速再偏轉P38練習第4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，然后在同一偏轉電場里偏轉，它們是否會分為三股？請說明理由。比較離子在偏轉電場的偏移量y如果 y不相同比較離子是否以相同偏角 射出如果 y 相同如果不相同會分為三股如果 相同不會分為三股會分為三股如圖所

7、示為兩組平行金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，今有一質(zhì)量為m的電子靜止在豎直放置的平行金屬板的M點，經(jīng)電壓U1加速后通過N點進入兩板間距為d、電壓為U2的水平放置的平行金屬板間，若電子從兩塊水平平行板的正中間射入，且最后電子剛好能從右側的兩塊平行金屬板穿出，M、N分別為兩塊豎直板的中點，求： （1）電子通過N點時的速度大??； （2）右側平行金屬板AB的長度； 練習2： （帶電粒子電場中的偏轉）U1d,U2ABMN思路：(2)e（1）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

8、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變小練習3:析與解對加速過程由動能定理：對偏轉過程由偏轉角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無關練習4：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，垂直射入同一偏轉電場中，偏轉后，打在同一熒光屏上，則它們（ ） A. 側移相同 B. 偏轉角相同 C. 到達屏上同一點 D. 到達屏上不同點ABC1.示波器作用：是一種用來觀察 隨時間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管: 、 和 組成，管內(nèi)抽成真空。3、示波管的基本原理：

9、電子在加速電場中被 ，電子在偏轉電場中被 。 電信號電子槍 偏轉電極熒光屏加速偏轉產(chǎn)生高速飛行的電子束四、示波器的原理電子沿Y方向向上偏移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？四、示波器的原理電子沿Y方向向下偏移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？四、示波器的原理電子沿X方向向里偏移3）如果在電極YY之間不加電壓，而在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？四、示波器的原理電子沿X方向向外偏移4）如果在電極YY之間不加電壓，而在XX之間加不

10、變電壓，使X的電勢比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？四、示波器的原理0tt1電子沿Y方向向上偏移5）如果在電極XX之間不加電壓，而在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？四、示波器的原理t1tt2電子沿Y方向向下偏移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？四、示波器的原理0tt1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏6）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？四、示波器的原理t1tt2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏6）如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時

11、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？四、示波器的原理電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏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？四、示波器的原理XOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt28）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？Y四、示波器的原理產(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方向偏移四、示波器的原理 例6 如圖是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉電極YY、水平偏轉電極XX和熒光屏組成，電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點，若亮點很快移動，由于視覺暫留原因，能在熒光屏上看到一條亮線。 （1）如果只在偏轉電極YY上加上如圖所示的電壓Uy=Umsint，在熒光屏圖上畫出所觀察到的亮線的形狀（設T很?。?）如果只在偏轉電極XX上加上圖所示電壓，試在圖上畫出所觀察到的亮線的形狀。（3）如果在YY和XX上同時加上上述電壓，試在圖上畫出所觀察到的亮線的形狀。你本節(jié)課的收獲是什么？受力分析判斷運動性質(zhì)（畫出