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文檔簡介

1、.,復習: 1。基本規(guī)律和定律: 1) 勻變速運動規(guī)律勻變速直線運動的所有公式; 2)牛頓運動定律牛頓三大定律; 3)曲線運動的處理方法運動的合成和分解; 4)動能定理; 5)能量守恒定律;,.,第八節(jié) 帶電粒子 在電場中的運動,.,一、帶電粒子在電場中的加速,+,-,例題:在加上電壓U并處于真空中的金屬板間有一正電荷q,質量為m,只在電場力作用下從靜止釋放,電荷將做什么運動? 求電荷到達負極板時的速度?,A,B,+,+,+,+,-,-,-,-,U,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,+,+,+,+,-,-,+,+,+,+,-,-,-,+,+,+,+,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+

2、,+,+,+,+,+,+,+,-,+,+,+,+,-,-,+,+,+,+,-,-,-,+,+,+,+,d,.,1。運用運動學和動力學方法求解,設板間 距為d,因電場力為恒力,所以有,2。運用能量觀點求解,注:該方法不僅適用于勻強電場也適用于非勻強電場。,.,例題1:實驗表明,熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V,從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后,從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大?設電子剛從金屬絲射出時的速度為零。,- U +,金屬絲 金屬板,V,E,電子的質量為0.9110-30 kg,電子的電荷量e=1.610-19 C,.,解:金屬絲和金

3、屬板間的電場雖然不是 勻強電場,但仍可用 可得 代入數(shù)據(jù)得:v=3.0107 m/s,.,如圖一帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向以初速度v0射入電場,若不計粒子的重力,帶電粒子將做什么運動?,d,+q,F,.,二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉,+q,y,垂直電場方向:勻速直線運動,沿電場方向:初速為零的勻加速直線運動,L,F,Y,.,垂直電 場方向:,沿電場 方向:,ay=F/m=qE/m=qU/md,運動分析,Vt2=V02+Vy2,=?,做類似平拋運動,Vx=V0,X =V0t,.,例題2: 如圖所示一電子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直電場方向射入的電場,兩極板的長度為L=6.0c

4、m,相距d=2cm,極板間電壓U=200V.求1)電子射出電場所用時間?,v0,-q,m,U,L,.,解: 1)電子在水平方向做勻速運動,由 L=v0t 可求得電子在電場中的運動時間t=L/v0,,.,例題2: 一電子水平射入如圖所示的電場中,射入時的速度V0=3.0X107m/s.兩極板的長度為L=6.0cm,相距d=2cm,極板間電壓U=200V.求2)電子射出電場時沿垂直板面方向偏移的距離y。,-q,y,m,U,L,.,解: 1)電子在垂直電場方向做勻速運動,由 L=v0t 可求得電子在電場中的運動時間t=L/v0, 2)電子在沿電場方向做勻加速運動, 加速度a=F/m=qE/m=eU/

5、md. 電子射出電場時豎直偏移的距離y=at2 /2, (其中t為電子在電場中運動時間), 根據(jù)y=at2 /2中,得到 代入數(shù)值得y=0.36cm,.,例題2: 一電子水平射入如圖所示的電場中,射入時的速度V0=3.0X107m/s.兩極板的長度為L=6.0cm,相距d=2cm,極板間電壓U=200V.求3)電子離開電場時偏轉的角度。,v0,-q,y,m,U2,L,.,y,3)電子離開電場時沿電場方向的分速度為Vy, 離開電場時的偏轉角度為 角度為6.8度,Vy,V0,Vt,.,例題2: 一電子水平射入如圖所示的電場中,射入時的速度V0=3.0X107m/s.兩極板的長度為L=6.0cm,相

6、距d=2cm,極板間電壓U=200V.4)如何求電子離開電場時的速度?,y,Vy,Vt,V0,.,二。帶電粒子(微粒)在電場中的偏轉問題,處理電偏轉問題的基本思路: 1.運動的合成與分解; 2.能量觀點(動能定理).,對于勻強電場則常用,.,例題: 在加上電壓U并處于真空中的金屬板間有一正電荷q,質量為m,只在電場力作用下從靜止釋放,電荷將做什么運動?,例題1: 實驗表明,熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V,從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后,從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大?,例題2: 如圖所示一電子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直

7、電場方向射入的電場,兩極板的長度為L=6.0cm,相距d=2cm,極板間電壓U=200V.求1)電子射出電場所用時間?,.,1、帶電粒子:,(1)一般微觀粒子(如電子、質子等),在電場中運動時重力遠小于電場力,所以一般不計重力。但質量不可忽略。 (2)帶電體(如液滴、塵埃、小球等),一般重力不能忽略。 一般情況下,帶電粒子指微觀粒子,但有時粒子的含義不明確,需根據(jù)題目所給條件加以分析。 如重力與電場力大小相近時,重力不可忽略;若電場力遠大于重力,可忽略;也可根據(jù)物體的運動性質來判斷。,注意:,.,(1)勻強電場:如在帶等量異種電荷的平行金屬板之間的電場 (2)非勻強電場:如單個的正電荷形成的電

8、場、單個的負電荷形成的電場、等量異種電荷形成的電場、等量同種電荷形成的電場、點電荷與帶電平板所形成的電場等。,2、電場:,3 、分析受力時要多一項電場力,討論功能問題時要正確計算電場力做功及電勢能的變化。,.,直線加速器,粒子在每個加速電場中的運動時間相等,因為交變電壓的變化周期相同,.,練習1:一個初速度為零的電子,在場強為4.0103 V/m的勻強電場中被加速,求經(jīng)過2.010-8 s后,電子的速度和動能。,解:電子在勻強電場中的加速度: a=F/m = eE/m 速度:v=at= eEt/m = 1.410-7 m/s 動能Ek= =8.910-17 J,.,練習2。一動能為1000eV

9、的電子,沿著與電場垂直的方向進入勻強偏轉電場,已知偏轉電極長6.0cm,相距離1cm,偏轉電壓4.0V,求電子離開偏轉電場時的偏轉角度。,.,解:由偏轉角度公式 及1eV=1.610-19J, 有 = =0.012, 得:=0.69,.,練習3。兩塊平行的金屬板A、B之間的電壓是80V,一個電子以6.0106 m/s的速度從小孔C垂直A板進入電場,該電子能打在B板上嗎?如果能打在B板上,它到達B板時的速度有多大?如果電源電壓變?yōu)?20V,情況又會怎樣?,.,解: 電子射入電場時具有的初動能: Ek= = 1.610-17 J, 電子從A板到達B板需克服電場力做功: W=qU= 1.310-17

10、J Ek W,可見電子能打在B板, 到達B板時的速度為v= 如果電源電壓變?yōu)?20V,則電子從A板到達B板需克服電場力做功: W=qU= 1.9 10-17 J, 這時EkW,電子不能打在B板。,.,三、帶電粒子先加速后偏轉在電子技術中的應用示波管。,構造,電子槍,偏轉電極,熒 光 屏,.,原理圖,+,+,+,-,-,-,V0,L,P,Y,Y,.,1、如圖所示,在真空室中有兩個水平金屬板,板間距為d,有一質量為m的帶電液滴,電荷量為q,自上極板的上表面處由靜止開始自由下落,當它運動到兩極板間距離的中點時,給兩極板加電壓U,使電荷受到向上的力,當電壓等于多大時,才能使小液滴在剛好接近下極板時開始向上運動?,課堂練習,m q,d,.,解析:方法一、液滴自由落體至兩板間中點時速度大小由V2=2gh 得V=加上電壓后所受合力 F=qU/d-mg液滴向上的加速度大小 a=F/m=qU/md-g 再經(jīng)d/2的距離速度減為零,即V2=2a*d/2=(qU/md-g)d由解得 U=2mgd/q,.,方法二、對整個過程進行研究,初速、末速均為零,Ek=0 由動能定理有: mgd-qU/2=0 解得: U=2mgd/q,.,2、如圖所示,A

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