重慶市高中物理 《帶電粒子在電場中運(yùn)動》 新教選修31

13.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動編輯ppt復(fù)習(xí)回顧(1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?a=F合/m（注意是F合）（2）動能定理的表達(dá)式是什么W合=△Ek=（注意是合力做的功）（3）平拋運(yùn)動的相關(guān)知識點(diǎn)。（4）靜電力做功的計(jì)算方法。W=F·scosθ（恒力→勻強(qiáng)電場）

W=qU（任何電場）編輯ppt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d編輯pptqUm+_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)用能量知識求解編輯ppt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！編輯ppt思路:編輯ppt

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。編輯ppt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)v0q編輯ppt1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力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

vv0vyΦ3.x方向

4.y方向

5、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度的正切：F思考：偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角與電荷和電壓、動能有什么關(guān)系？y/L==偏轉(zhuǎn)后的路徑可以看作是從極板中點(diǎn)沿直線射出的編輯ppt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

編輯ppt編輯ppt++++++------φvv0vy+_U1U2v0L-qm三、加速和偏轉(zhuǎn)一體y偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角與粒子的電荷和質(zhì)量都無關(guān)！全部同號粒子的軌跡相同!編輯ppt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(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。編輯ppt在右圖中設(shè)加速電壓為U，電子電量為e質(zhì)量為m。由W=△EK，四、示波器

編輯ppt若電壓按正弦規(guī)律變化，如U=Umsinωt,偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動編輯ppt四、示波器

1、作用：觀察電信號隨時間變化的情況(u-t圖)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XX1（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XX1（或YY1）所在直線上某一點(diǎn)，形成一個亮斑（不在中心）②若所加電壓有變化則亮點(diǎn)會在對應(yīng)方向上移動。（3）在水平方向加劇齒波就能顯示豎直方向加的電信號的u-t圖，并可以根據(jù)單位U的偏轉(zhuǎn)量計(jì)算電壓值。還能根據(jù)同步時加的水平信號頻率知道所測信號頻率編輯ppt課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動的分析方法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