25帶電粒子在電場中的運(yùn)動課件

1、 第第5 5節(jié)帶電粒子在電場節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動中的運(yùn)動. . .一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速 如圖所示，在真空中有一對如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電平行金屬板，兩板間加以電壓壓U U。兩板間有一帶正電荷。兩板間有一帶正電荷q q的帶電粒子。它在電場力的的帶電粒子。它在電場力的作用下，由作用下，由靜止靜止開始從正極開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)板時的速度有多大？時的速度有多大？( (不考慮粒不考慮粒子的重力子的重力）qUm+_帶電粒子的加速帶電粒子的加速 d d. . .qUm+_帶電粒子的加速帶電粒子的加速 d d1 1、受力分析、受力

2、分析: : 水平向右的電場力水平向右的電場力 F FEq=qU/dEq=qU/dF F2 2、運(yùn)動分析、運(yùn)動分析: :初速度為零，加速度初速度為零，加速度為為a=qU/mda=qU/md的向右的向右勻勻加速直線運(yùn)動加速直線運(yùn)動。解法一運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解解法一運(yùn)用運(yùn)動學(xué)知識求解mqUdmdqUadv2222mqUv2解法二運(yùn)用動能定理求解解法二運(yùn)用動能定理求解mqUvmvqU2212. . .思考題思考題 如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？用何種方法求解？為什么？ 由于電場力做功與場強(qiáng)是由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無

3、關(guān)，第二種方法仍適用！無關(guān)，第二種方法仍適用！. . .所以所以. . . 結(jié)論：結(jié)論：由于電場力做功與場強(qiáng)是否由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的以在處理電場對帶電粒子的加速加速問問題時，一般都是利用題時，一般都是利用動能定理動能定理進(jìn)行進(jìn)行處理。處理。. . .二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) UL L+-Y Y dY Y 如圖所示，在真空中如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板水平放置一對金屬板Y Y和和Y Y，板間距離為，板間距離為d d。在兩板間加以電。在兩板間加以電壓壓U U，一電荷量為，一電荷量為q q質(zhì)質(zhì)

4、量為量為mm的帶電粒子從的帶電粒子從極板中央以水平速度極板中央以水平速度v v0 0射入電場。試分析射入電場。試分析帶電粒子在電場中的帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況。運(yùn)動情況。( (不計粒子的重力不計粒子的重力) )v v0 0 q q. . .1. 1.受力分析：粒子受到豎直向受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力下的靜電力F FEqEq=qU/dqU/d。2 2. .運(yùn)動規(guī)律分析運(yùn)動規(guī)律分析: :粒子作粒子作類平拋類平拋運(yùn)動運(yùn)動。v v+ + + + + +- - - - - -v v0 0Y dUY Y q L Lx x方向：方向：勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動Y Y方向：方向：加速度為加速度為 的的

5、勻勻加速直線運(yùn)動加速直線運(yùn)動。mdqUa y y v v0 0vy v v v v0 0vy 3. 3. x方向方向 L4. 4. y方向方向 xvyvy5 5、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度的正切：、離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度的正切：F Ftv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvytan. . .結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個強(qiáng)電場的問題就是一個類平拋類平拋的問題。的問題。粒子在與電場垂直的方向上做粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動粒子在與電場平行的方向上做粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻

6、加初速為零的勻加速運(yùn)動速運(yùn)動. . . . .+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU-qm三、三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體yLtv0mdqUa. . .7 7、如圖，電子在電勢差為、如圖，電子在電勢差為U U1 1的加速電場中由靜止的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為開始加速，然后射入電勢差為U U2 2的兩塊平行極板的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)真

7、空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角角 變大的是變大的是 A A、U U1 1變大、變大、U U2 2變大變大 B B、U U1 1變小、變小、U U2 2變大變大C C、U U1 1變大、變大、U U2 2變小變小 DD、U U1 1變小、變小、U U2 2變小變小例與練例與練. . .四、示波器四、示波器 1 1、作用作用：觀察電信號隨時間變化的情況：觀察電信號隨時間變化的情況2 2、組成組成：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏：示波管（內(nèi)部是真空的）、電子槍、偏 轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。轉(zhuǎn)電極和熒

8、光屏組成。3、原理原理（1 1）偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子）偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心點形成一個亮將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑。斑。（2 2）僅在）僅在XXXX1 1（或（或YYYY1 1）加電壓）加電壓若所加電壓穩(wěn)若所加電壓穩(wěn) 定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到XXXX1 1（或（或YYYY1 1）所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）。所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）。. . .在右圖中設(shè)加速電壓為在右圖中設(shè)加速電壓為U U，電子電量為電子電量為e e質(zhì)量為質(zhì)量為mm。由由W= W= E EK K ，. . .若電壓按正弦規(guī)律變化，如若電壓按正弦規(guī)律變化，如U=UU=Ummsint,sint,偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水偏移也將按正弦規(guī)律變化，即這斑在水平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動. . .課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場使帶電粒子加速一、利用電場使帶電粒子加速二、二、利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度分析從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度