《帶電粒子在電場中的運動》精品課件.ppt

新人教版物理選修3 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 要根據題目暗示或運動狀態(tài)來判定 電場中的帶電粒子一般可分為兩類 1 帶電的基本粒子 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在小得多 除非有說明或明確的暗示以外 一般都不考慮重力 但并不能忽略質量 2 帶電微粒 如帶電小球 液滴 塵埃等 除非有說明或明確的暗示以外 一般都考慮重力 帶電粒子在勻強電場中 運動情況 受到恒定的電場力 受力情況 做勻變速運動 一 帶電粒子在電場中的加速 e1 用牛頓運動定律分析 用動能定理分析 加速電壓 根據動能定理 qu mv2 2 或根據牛頓定律 a f m qu dm和運動學公式 v2 2ad 得 粒子加速后的速度只與加速電壓有關 此式也適用于不是勻強電場的情況 一 帶電粒子在電場中的加速 例題1 右圖所示 兩平行金屬板間加一電壓u 有一帶正電荷q 質量為m的帶電粒子在電場力的作用下以初速v0開始從正極板向負極板運動 則 1 帶電粒子在電場中作什么運動 2 粒子穿出負極板時的速度多大 3 粒子穿出負極板后做什么運動 一般用 動能定理 求解 分析 對于粒子來說 一般有mg f 故可忽略 1 帶電粒子在電場中以加速度a f m qu md做勻加速直線運動 2 由v2 vo2 2ad解得 或 由動能定理qu mv2 2 mv02 2解得 1 非勻強電場中 如何計算 電場力做功 只于始末位置電勢差有關 2 若帶正電粒子以v0負板向正板運動 分析 粒子運動情況 明確粒子v a的變化情況 3 若粒子以初速度v0沿垂直場強方向進入電場 離子的運動情況如何 思考討論 二 帶電粒子在電場中的偏轉 試根據類平拋運動的知識 推導偏移量y和偏轉角 偏移量y的計算 1 畫出電場線 并進行受力分析 2 粒子做什么性質的運動 3 為計算y 需要知道哪些物理量 4 這些物理量能計算出嗎 偏轉角 的計算 1 什么叫偏轉角 2 怎樣計算偏轉角 對偏移公式的討論 對于不同的帶電粒子 2 若以相同的動能射入 3 若經相同電壓u0加速后射入 則 y與qm無關 隨加速電壓的增大而減小 隨偏轉電壓的增大而增大 1 若以相同的速度射入 則y q m 則y q 例 離子發(fā)生器發(fā)射出一束質量為m 電荷量為q的負離子 從靜止經加速電壓u1加速后 獲得速度 并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央 受偏轉電壓u2作用后 以速度 離開電場 已知平行板長為 兩板間距離為d 1 離子在偏轉電場中運動的時間 加速度 速度 的大小 2 離子在離開偏轉電場時的橫向偏移量和偏轉角的正切值 l u1 d v0 求 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 在通過加速電場時獲得的動能是否相同 通過偏轉電場時 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 粒子的偏轉量和偏轉角由加速電場和偏轉電場決定 所以三種粒子不可能分開為三股 一束電子流經u 5000v的電壓加速后 在距兩極板等間距處垂直進入平行板間的勻強電場中 若兩板間距d 1 0cm 板長l 5 0cm 那么 要使電子能從平行板間飛出 兩個板之間的電壓最多能加多少 三 示波器的原理 示波器是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器 它的核心部件是示波管 由電子槍 偏轉電極和熒光屏組成 管內抽成真空 1 電子槍部分 e電源作用是使金屬絲變熱發(fā)射出電子 u1電源作用是使發(fā)射出的電子在真空中被加速 獲得很大的速度從金屬板的小孔穿出 2 偏轉電極部分 yy 平行金屬板為豎直方向偏轉電極即使平行金屬板入射的電子產生豎直方向的偏轉 xx 平行金屬為水平方向偏轉電極即使平行金屬板入射的電子產生水平方向的偏轉 3 熒光屏部分 玻璃屏上涂有熒光物質 高速電子打到熒光物質 熒光物質受激發(fā)后會發(fā)出可見光 電子本身并不能發(fā)光 從屏上觀察亮點 可知打到屏上電子的偏移情況 已知 u1 l yy 偏轉電極的電壓u2 板間距d 板端到熒光屏的距離l 求 電子射出偏轉電場時的偏向角正切值tan 及打到屏上電子的偏移量y 偏移量與yy 偏轉電極的電壓u2成正比 若兩偏轉電極間都不加偏轉電壓 則電子束將打在熒光屏的中心 電子在極板間運動的時間極短 可認為此瞬間極板間電壓不變 若兩偏轉電極間都不加偏轉電壓 則電子束將打在熒光屏的中心 要想增加x軸方向掃描線的寬度 怎么辦 滿足什么條件才能得到穩(wěn)定正確的波形 uy t o t t 2t t 2 t掃 nt 顯示出的信號完整波形個數由什么決定 n 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 umsin t 在熒光屏圖 上畫出所觀察到的亮線的形狀 設t很小 2 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 課堂小結 一 利用電場使