帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-最終版課件

1、1.9 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)中的帶電粒子在什么情況下不考慮重力：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：如小球、液滴、塵埃等，一般都考慮重力。物體在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速、減速勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（平拋）1.平衡（F合=0）2.勻變速運(yùn)動(dòng)（F合0）靜止勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題1、平衡狀態(tài)：靜止勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2、平衡條件：帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零，即F合0 帶電粒子在電場(chǎng)

2、中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?+ + + + + + +- - - - - - -【例1】Eqmg分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)合0，Eq=mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。二、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（加、減速）例2：右圖所示，相距d的兩平行金屬板間加一電壓U，有一帶正電荷q、質(zhì)量為m的帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下從靜止開(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)中做什么運(yùn)動(dòng)？解：帶電粒子在電場(chǎng)中，只受電場(chǎng)力的作用，根據(jù)牛頓第二定律有：則帶電粒子的加速度又帶電粒子在電場(chǎng)中做初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)qUm+_帶電粒子

3、的加速 d（2）粒子穿出負(fù)極板時(shí)的速度多大？解：設(shè)粒子穿出負(fù)極板時(shí)的速度為v由 得：穿出負(fù)極板時(shí)的速度解法二：根據(jù)動(dòng)能定理有：思考：還可以用什么方法求解？解得+-Um+qd：若電場(chǎng)為一非勻強(qiáng)電場(chǎng)，原題中其它條件不變，則粒子穿出負(fù)極板時(shí)的速度又是多大？根據(jù)動(dòng)能定理有：解得 帶電粒子在電場(chǎng)中的變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一般用動(dòng)能定理求解即粒子被加速后速度的大小，跟粒子的質(zhì)量m、電荷量q、加速度過(guò)程始末位置的電勢(shì)差U有關(guān)，跟電場(chǎng)是否均勻、粒子的具體路徑無(wú)關(guān)如圖，在點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中，不計(jì)重力的帶電粒子-q以初速度V0沿電場(chǎng)線(xiàn)MN方向進(jìn)入電場(chǎng)，（1）分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況？+QPMNV0-q（2）若此粒子質(zhì)量為m,運(yùn)

4、動(dòng)到N點(diǎn)速度恰好為零，求MN兩點(diǎn)的電勢(shì)差UMN 解：由動(dòng)能定理能否用牛頓定律求解？處理非勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能定理求解練習(xí)加速度減小的減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ld+- - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0+q、m三. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)粒子的重力,垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入)若帶電粒子以初速度 沿垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)將如何？ ld+- - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0+q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏移量試根據(jù)類(lèi)平拋知識(shí)，推導(dǎo)偏移量 y和偏轉(zhuǎn)角三. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)粒子的重力,垂直進(jìn)入電場(chǎng))三. 帶電粒子在

5、電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)粒子的重力,垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入)(1)平行板面方向： (2)垂直板面方向：偏移量y：加速度:離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角的正切 :初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)豎直速度vy:三. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)粒子的重力,垂直進(jìn)入電場(chǎng)) ld + + + + + + + + + + Uv0+qmFv0vyy- - - - - - - - - - - -v三. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)粒子的重力,垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入)如果是負(fù)電荷呢？四. 帶電粒子在電場(chǎng)中先加速再偏轉(zhuǎn)v_ +-U2v0yOv0vyv0+U1-qmd若v0是粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)一電壓為U1的加速電場(chǎng)獲得的，則粒子飛出時(shí)的

6、偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角 又如何？FF即：又解：粒子在加速電場(chǎng)中加速時(shí)，由動(dòng)能定理有： 帶電粒子在電場(chǎng)中先加速后偏轉(zhuǎn)時(shí)，偏移量 y和偏轉(zhuǎn)角均與粒子的q和m無(wú)關(guān)，只跟電場(chǎng)本身有關(guān)。則有：若v0是粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)一電壓為U1的加速電場(chǎng)獲得的，則粒子飛出時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角 又如何？四. 帶電粒子在電場(chǎng)中先加速再偏轉(zhuǎn)P38練習(xí)第4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(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)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說(shuō)明理由。比較離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的偏移量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)分為三股如圖所

7、示為兩組平行金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，今有一質(zhì)量為m的電子靜止在豎直放置的平行金屬板的M點(diǎn)，經(jīng)電壓U1加速后通過(guò)N點(diǎn)進(jìn)入兩板間距為d、電壓為U2的水平放置的平行金屬板間，若電子從兩塊水平平行板的正中間射入，且最后電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出，M、N分別為兩塊豎直板的中點(diǎn)，求： （1）電子通過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速度大??； （2）右側(cè)平行金屬板AB的長(zhǎng)度； 練習(xí)2： （帶電粒子電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)）U1d,U2ABMN思路：(2)e（1）如圖，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行。整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略。在滿(mǎn)足電子能

8、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)角變大的是 （ ）A、U1變大、U2變大 B、U1變小、U2變大C、U1變大、U2變小 D、U1變小、U2變小練習(xí)3:析與解對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理：對(duì)偏轉(zhuǎn)過(guò)程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)練習(xí)4：如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（ ） A. 側(cè)移相同 B. 偏轉(zhuǎn)角相同 C. 到達(dá)屏上同一點(diǎn) D. 到達(dá)屏上不同點(diǎn)ABC1.示波器作用：是一種用來(lái)觀察 隨時(shí)間變化的電子儀器。2.它的核心部件是示波管: 、 和 組成，管內(nèi)抽成真空。3、示波管的基本原理：

9、電子在加速電場(chǎng)中被 ，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中被 。 電信號(hào)電子槍 偏轉(zhuǎn)電極熒光屏加速偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生高速飛行的電子束四、示波器的原理電子沿Y方向向上偏移1）如果在電極XX之間不加電壓，而在YY之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？四、示波器的原理電子沿Y方向向下偏移2）如果在電極XX之間不加電壓，而在YY之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？四、示波器的原理電子沿X方向向里偏移3）如果在電極YY之間不加電壓，而在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？四、示波器的原理電子沿X方向向外偏移4）如果在電極YY之間不加電壓，而在XX之間加不

10、變電壓，使X的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？四、示波器的原理0tt1電子沿Y方向向上偏移5）如果在電極XX之間不加電壓，而在YY之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？四、示波器的原理t1tt2電子沿Y方向向下偏移5）如果在電極XX之間不加電壓，但在YY之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？四、示波器的原理0tt1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏6）如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？四、示波器的原理t1tt2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏6）如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)

11、在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？四、示波器的原理電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏7）如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？四、示波器的原理XOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt28）如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？Y四、示波器的原理產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號(hào)鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移四、示波器的原理 例6 如圖是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)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(xiàn)。 （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(xiàn)的形狀（設(shè)T很?。?）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(xiàn)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(xiàn)的形狀。你本節(jié)課的收獲是什么？受力分析判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)（畫(huà)出