帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)用.ppt

1、第九節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判定,電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類(lèi)：,1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，除非有說(shuō)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：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。,帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,運(yùn)動(dòng)情況：,受到恒定的電場(chǎng)力,受力情況：,做勻變速運(yùn)動(dòng),帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：,勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速、減速,勻變速曲線運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn),1.平衡 （F合=0）,2.勻變速運(yùn)動(dòng) （F合0）,靜止,勻速直線運(yùn)動(dòng),

2、可能是,我們知道，把一個(gè)帶電粒子放進(jìn)電場(chǎng)中，它就具有一定的電勢(shì)能并受到電場(chǎng)力的作用，因此它可能會(huì)作各種各樣的運(yùn)動(dòng)，這在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。,+qm V0,V=?,一、帶電粒子的加速,方法1：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法求解，設(shè)板間距為d,因電場(chǎng)力為恒力，所以有,方法2：運(yùn)用能量觀點(diǎn)求解,速度與電勢(shì)差U、比荷量q成正比與距離d無(wú)關(guān),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(zhì)量為m的帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下以初速v0開(kāi)始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)。則（1）帶電粒子在電場(chǎng)中作什么運(yùn)動(dòng)？（2）粒子穿出負(fù)極板時(shí)的速度多大？（3）粒子穿出負(fù)極板后做什么運(yùn)動(dòng)？,一般用“動(dòng)能定理”求解,分

3、析：對(duì)于粒子來(lái)說(shuō)，一般有mgF，故可忽略。 (1)帶電粒子在電場(chǎng)中以加速度a=F/m=qU/md做勻加 速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)由v2-vo2=2ad 解得：,或：由動(dòng)能定理qU=mv2/2-mv02/2解得：,1：非勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 如何計(jì)算？,電場(chǎng)力做功，只于始末位置電勢(shì)差有關(guān),2：若帶正電粒子以V0負(fù)板向正板運(yùn)動(dòng)，分析,粒子運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)， 離子的運(yùn)動(dòng)情況如何？,思考討論,帶電粒子的偏轉(zhuǎn),二、 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),d,-q,S,1.粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間t=?,2.粒子離開(kāi)電場(chǎng)的速度V=？,3.粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏角=？,4.沿垂直

4、于板面方向偏移的距離=？,5.S =?,側(cè)移量,偏轉(zhuǎn)角度,粒子好象是從入射線中點(diǎn)直接射出來(lái)的,類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),對(duì)偏移公式的討論,對(duì)于不同的帶電粒子,（2）若以相同的動(dòng)能射入，,（3）若經(jīng)相同電壓U0加速后射入，則,y與 q m無(wú)關(guān),隨加速電壓的增大而減小，隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大。,（1）若以相同的速度射入,則yq/m,則yq,例：離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)離子，從靜止 經(jīng)加速電壓U 1 加速后，獲得速度 ，并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度離開(kāi)電場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為，兩板間距離為d，,1）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間、加速度、速度 的大小； 2）離子

5、在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí) 的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。,l,u1,d,v0,求：,電子槍,熒光屏,如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上不加電壓，電子如何運(yùn)動(dòng)？如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上不加電壓，偏轉(zhuǎn)電極YY上加電壓電子又如何運(yùn)動(dòng)？,三、示波管原理,示波器是一種用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)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(zhuǎn)電極部分：YY/平行金屬板為豎直方向偏轉(zhuǎn)電極即使平行金屬板入射的電子產(chǎn)生豎直方向的偏轉(zhuǎn)，XX/平行金屬為水平

6、方向偏轉(zhuǎn)電極即使平行金屬板入射的電子產(chǎn)生水平方向的偏轉(zhuǎn)。 （3）熒光屏部分：玻璃屏上涂有熒光物質(zhì)。高速電子打到熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)受激發(fā)后會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光，電子本身并不能發(fā)光，從屏上觀察亮點(diǎn)，可知打到屏上電子的偏移情況。,若兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子束將打在熒光屏的中心,電子在極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間極短，可認(rèn)為此瞬間極板間電壓不變,若兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子束將打在熒光屏的中心,要想增加X(jué)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(hào)完整波形個(gè)數(shù)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(zhuǎn)

7、電極YY、水平偏轉(zhuǎn)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(diǎn)，若亮點(diǎn)很快移動(dòng)，由于視覺(jué)暫留原因，能在熒光屏上看到一條亮線。,（1）如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上如圖所示的電壓Uy=Umsint，在熒光屏圖上畫(huà)出所觀察到的亮線的形狀（設(shè)T很?。?（2）如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上圖所示電壓，試在圖上畫(huà)出所觀察到的亮線的形狀。 （3）如果在YY和XX上同時(shí)加上上述電壓，試在圖上畫(huà)出所觀察到的亮線的形狀。,思考題：1、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(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，在通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股

8、？請(qǐng)說(shuō)明理由。,答案：通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)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(dòng)能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定，所以三種粒子不可能分開(kāi)為三股。,比較離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的側(cè)移距離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(huì)分為三股,如果 相同,不會(huì)分為三股,會(huì)分為三股,2、一束電子流經(jīng) U=5000V 的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若兩板間距 d=1.0cm，板長(zhǎng) l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？,3、已知：U1、l、YY偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)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(zhuǎn)