9帶電粒子在電場中的運動

1、9 帶電粒子在電場中的運動,1、了解帶電粒子在電場中的運動只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。 2、重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動。 3、知道示波管的主要構造和工作原理。,如電子，質子，粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質量）,帶電的基本粒子：,一、帶電粒子的加速：（不計重力）,如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢差為U。若一個質量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度。,靜電力做的功,設帶電粒子到達負極板的速率為v,由動能定理可知,

2、得：,例1 熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。求電子穿出時的速度有多大？設電子剛剛離開金屬絲時的速度為零。,解：,由動能定理知,解得：,三、帶電粒子的偏轉：（不計重力）,+ + + + + + + + +,- - - - - - - - -,+,1、運動狀態(tài)分析：,帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產生的勻強電場時，若只受電場力作用，則帶電粒子做勻變速曲線運動。,2、偏轉問題的分析處理方法： （類似平拋運動分析方法）,（1）沿初速度方向是速度為v0的勻速直線運動；,（2）沿電場力方向是初速度為零

3、的勻加速直線運動。,類平拋運動,與粒子比荷q/m成正比,與粒子初速度v0的平方成反比,與電場的屬性U、l、d有關,與粒子比荷q/m成正比,與粒子初速度v0 的平方成反比,與電場的屬性U、l、d有關,實驗演示帶電粒子在電場中的偏轉,四、示波管的原理：,（1）電子槍：發(fā)射并加速電子。,（2）偏轉電極：YY使電子束豎直偏轉；XX使電子束水平偏轉。,（3）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物質發(fā)光。,如果在XX之間不加電壓,而在YY之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化，在熒光屏會看到什么圖形？,Y,Y,X,YY隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線,X,

4、示波器圖象,（）同理可得亮斑在水平方向的偏移隨加在上的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水平方向來回運動掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線,掃描電壓,示波器圖象,Y,Y,X,X,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？,X,Y,O,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,A,B,O,C,t1,D,E,F,t2,Uy,Ux,如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內隨時間變化的穩(wěn)定圖象,X,示波器圖象,O,1.如圖所示P和Q為兩平行金屬板，

5、板間電壓為U，在P板 附近有一電子由靜止開始向Q 板運動，關于電子到達Q板 時的速率，下列說法正確的是：（ ） A、兩板間距離越大，加速時間越長， 獲得的速率就越大 B、兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大 C、與兩板間距離無關，僅與加速電壓U有關 D、以上說法都不正確,C,2.如圖所示，電量和質量都相同的帶正電粒子以不同的初 速度通過A、B兩板間的加速電場后飛出，不計重力的作 用，則下列說法正確的是（ ） A、它們通過加速電場所需的時間相等 B、它們通過加速電場過程中動能的增量相等 C、它們通過加速電場過程中動量的增量相等 D、它們通過加速電場過程中電勢能的減少量相等,BD,3帶電粒

6、子垂直場強方向進入勻強電場，僅在電場力作 用下發(fā)生偏轉，在這一過程中帶電粒子的（ ） A電勢能增加，動能減小 B電勢能減小，動能增加 C機械能保持不變 D電勢能的減小大于機械能的增加,B,4.帶電粒子從靜止出發(fā)經過電壓為U1的電場加速后，垂直 進入電壓為U2的偏轉勻強電場，當粒子離開偏轉電場時偏移 距離為y，要使y增大為原來的2倍，可供選用的方法是 （ ） A、使U1減小為原來的1/2 B、使U2增大為原來的2倍 C、使偏轉電場極板長度增大為原來的2倍 D、使偏轉電場極板間的距離減小為原來的l/2,ABD,5、如圖所示，水平平行金屬板A、B間距為d，帶電質點質 量為m，電荷量為q，當質點以速率v從兩極板中央水平飛入兩極間，兩極不加電壓時，恰好從下板邊緣飛出，若給A、 B兩極加一電壓U，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U= 。,一、利用電場使帶電 粒子加速,二、利用電場使帶電粒子偏轉,從動力學和運動學角度分析,從做功和能量的角度分析,類平拋運動的分析方法,