帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

1、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)彩電的顯像管彩電的顯像管1.帶電粒子帶電粒子(不計(jì)重力不計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài).勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)(速度與電場(chǎng)線方向平行速度與電場(chǎng)線方向平行)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(速度與電場(chǎng)線方向有一定夾角速度與電場(chǎng)線方向有一定夾角)勻變速運(yùn)動(dòng)勻變速運(yùn)動(dòng)一一. .預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)2.平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法和規(guī)律平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法和規(guī)律.二二. .帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)( (不計(jì)重力，初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)不計(jì)重力，初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)) )1)粒子在與電場(chǎng)垂直的方

2、向上做粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做 勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)2) 粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做 初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) l+ + + + + +- - - - - - -q qv vv v0 0v vy yyd dv vx x v v0 0t =0vlv vy y=ataty y= =221at0mdvqUl2022mdvqUl 0vvy20mdvqUlv v0 0F F = = mdqUt mFt mqEt = =tan 離開電場(chǎng)時(shí)偏移量離開電場(chǎng)時(shí)偏移量:離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角:在電場(chǎng)中飛行時(shí)間在電場(chǎng)中飛行時(shí)間:小結(jié)小結(jié)小結(jié)小結(jié):帶電粒子

3、初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題。電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題。粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)三三. .兩點(diǎn)引申兩點(diǎn)引申加速和偏轉(zhuǎn)合為一體加速和偏轉(zhuǎn)合為一體偏轉(zhuǎn)后打到屏上偏轉(zhuǎn)后打到屏上隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)小結(jié)小結(jié):帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題。電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題。粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)垂

4、直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)三三. .兩點(diǎn)引申兩點(diǎn)引申加速和偏轉(zhuǎn)合為一體加速和偏轉(zhuǎn)合為一體偏轉(zhuǎn)后打到屏上偏轉(zhuǎn)后打到屏上綜合練習(xí)本節(jié)小結(jié)1.1.如圖所示如圖所示, ,帶電粒子帶電粒子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )以速度以速度v v0 0進(jìn)入兩進(jìn)入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng), ,速度方向與極板平行速度方向與極板平行, ,當(dāng)粒子離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量為當(dāng)粒子離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量為y.y.已知極板長(zhǎng)為已知極板長(zhǎng)為L(zhǎng),L,極極板間的距離為板間的距離為d,d,兩極板間的電壓為兩極板間的電壓為U.U.在保證粒子在

5、保證粒子不打在極板上的情況下不打在極板上的情況下, ,能使偏轉(zhuǎn)量能使偏轉(zhuǎn)量y y加倍的是加倍的是: :A.A.使粒子射入的初速度使粒子射入的初速度v v0 0加倍加倍B.B.使兩極板間的電壓使兩極板間的電壓U U加倍加倍C.C.使極板間的距離使極板間的距離d d加倍加倍D.D.使極板的長(zhǎng)度使極板的長(zhǎng)度L L加倍加倍 2.2.如圖所示如圖所示, ,電荷量相等的兩種粒子電荷量相等的兩種粒子P P1 1和和P P2 2先先后以相同的初速度從后以相同的初速度從O O點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng), ,初速初速度垂直于電場(chǎng)方向度垂直于電場(chǎng)方向, ,偏轉(zhuǎn)之后分別打在極板上偏轉(zhuǎn)之后分別打在極板上的的B B、C

6、 C點(diǎn)點(diǎn), ,且且AB=BC.AB=BC.不計(jì)粒子重力不計(jì)粒子重力. .則則P P1 1、P P2 2的質(zhì)量之比的質(zhì)量之比m m1 1:m:m2 2為為: :A.1:4A.1:4 B.1:2B.1:2 C.2:1C.2:1 D.4:1D.4:1 3.3.平行板電容器內(nèi)部有勻強(qiáng)電場(chǎng)平行板電容器內(nèi)部有勻強(qiáng)電場(chǎng), ,一束離子從左側(cè)一束離子從左側(cè)垂直于電場(chǎng)方向射入垂直于電場(chǎng)方向射入, ,出現(xiàn)如圖所示的出現(xiàn)如圖所示的a a、b b、c c三三種偏轉(zhuǎn)軌跡種偏轉(zhuǎn)軌跡: :A.A.若射入的初速度相同若射入的初速度相同, ,則則a a、b b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.B.若射入的初速度相同若射入的初速度相

7、同, ,則則b b、c c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同C.C.若射入的是同一種離子若射入的是同一種離子, ,則則a a、b b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同D.D.若射入的是同一種離子若射入的是同一種離子, ,則則b b、c c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 返回返回例例: :離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m,m,電荷量為電荷量為q q的負(fù)離的負(fù)離子子, ,從靜止經(jīng)加速電壓從靜止經(jīng)加速電壓U U0 0加速后加速后, ,獲得速度獲得速度 , ,并沿垂直并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央, ,受偏轉(zhuǎn)電壓受偏轉(zhuǎn)電壓U U作用后作用后, ,以速度離開電場(chǎng)

8、以速度離開電場(chǎng), ,已知平行板長(zhǎng)為已知平行板長(zhǎng)為l,l,兩板間距離為兩板間距離為d.d.則離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏移量和速度偏轉(zhuǎn)角的正則離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏移量和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值切值.0v l+ + + + + +- - - - - -u u0 0dv v0 0 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0偏移量偏移量: :024dUUl速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：02dUUl總結(jié)總結(jié): :20021mvqU 分析分析: :2022mdvqUly 20tanmdvqUl由動(dòng)能定理由動(dòng)能定理: :偏移量和速度

9、偏轉(zhuǎn)角的正切值和帶電粒子偏移量和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值和帶電粒子q q、m m無(wú)關(guān)無(wú)關(guān), ,只取決于只取決于思考思考隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓. . l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0偏移量偏移量: :024dUUl速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：02dUUl總結(jié)總結(jié): :20021mvqU 分析分析: :2022mdvqUly 20tanmdvqUl由動(dòng)能定理由動(dòng)能定理: :偏移量和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值和帶電粒子偏移量和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值和帶電粒子q q、m m無(wú)關(guān)無(wú)關(guān),

10、,只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓. .思考思考隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)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(chǎng)由靜止開始加速合物經(jīng)過同一加速電場(chǎng)由靜止開始加速,然后在同一偏轉(zhuǎn)然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn),在通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通在通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由.答案答案:通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能E Ek k= =qUqU, ,加速電壓相同加速電壓相同, ,二價(jià)

11、氦離子電荷量最大二價(jià)氦離子電荷量最大, ,所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大最大. .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)的電壓決定場(chǎng)的電壓決定, ,所以三種粒子不可能分開為三股所以三種粒子不可能分開為三股. .返回返回如圖所示如圖所示, ,電子在電勢(shì)差為電子在電勢(shì)差為U U1 1的加速電場(chǎng)中由靜的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng)止開始運(yùn)動(dòng), ,然后射入電勢(shì)差為然后射入電勢(shì)差為U U2 2的兩塊平行板的兩塊平行板間的電場(chǎng)中間的電場(chǎng)中, ,入射方向跟平行板平行入射方向跟平行板平行, ,整個(gè)裝置整個(gè)裝置處于真空中處于真空中. .在滿足電子能射出平行板

12、區(qū)的條件在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下下, ,下列四種情況中下列四種情況中, ,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是變大的是: :A.UA.U1 1變大變大,U,U2 2變大變大B.UB.U1 1變小變小,U,U2 2變大變大C.UC.U1 1變大變大,U,U2 2變小變小D.UD.U1 1變小變小,U,U2 2變小變小 返回返回 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0yD2l Dly202tandUUl02)2(dUUlDly偏轉(zhuǎn)后打到屏上偏轉(zhuǎn)后打到屏上: :返回返回示波器原理1.1.質(zhì)子質(zhì)子( )(

13、)和和 粒子粒子( )( )從同一位置垂直于電場(chǎng)從同一位置垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向進(jìn)入平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng), ,并從另一側(cè)并從另一側(cè)射出射出. .以下說(shuō)法中正確的是以下說(shuō)法中正確的是: :如果它們是以相同速度進(jìn)入的如果它們是以相同速度進(jìn)入的, ,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比則運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比是是 . .如果它們是以相同動(dòng)能進(jìn)入的如果它們是以相同動(dòng)能進(jìn)入的, ,則偏轉(zhuǎn)距離之比則偏轉(zhuǎn)距離之比是是 . .如果它們是以相同動(dòng)量進(jìn)入的如果它們是以相同動(dòng)量進(jìn)入的, ,則偏轉(zhuǎn)角正切之則偏轉(zhuǎn)角正切之比是比是 . .H11He422.2.如圖所示如圖所示, ,平行金屬板平行金屬板A A、B B相距為相距

14、為d,d,兩板間電壓兩板間電壓為為U,AU,A板電勢(shì)高板電勢(shì)高. .在在A A板上放一小粒鈷板上放一小粒鈷60,60,它不斷地它不斷地向向A A板右側(cè)空間放出質(zhì)量為板右側(cè)空間放出質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q的正粒子的正粒子. .粒子是向各個(gè)方向射出的粒子是向各個(gè)方向射出的, ,速度大小均為速度大小均為v.Bv.B板上板上涂有熒光粉涂有熒光粉, ,粒子打在粒子打在B B板上時(shí)會(huì)使板上時(shí)會(huì)使B B板發(fā)光板發(fā)光.B.B板上板上發(fā)光面的面積是發(fā)光面的面積是 . . ( (設(shè)粒子不會(huì)被設(shè)粒子不會(huì)被B B板反射板反射, ,兩板足夠長(zhǎng)兩板足夠長(zhǎng)) ) 返回返回質(zhì)量為質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q的帶電粒子的帶電粒子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )以平行于以平行于極板的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng). .已知極板長(zhǎng)已知極板長(zhǎng)L,L,兩極板間距兩極板間距d,d,兩極板間電壓兩極板間電壓U.U.若若v v0 0已知已知, ,則粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量則粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量y= y= ， 偏轉(zhuǎn)角的正切偏轉(zhuǎn)角的正切tantan= .= .若