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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)中的帶電粒子一般可分為兩類: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)一. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速E1用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析用動(dòng)能定理分析(加速電壓)根據(jù)動(dòng)能定理:qU = mv2/2或根據(jù)牛頓定律:a = F/m = qU/dm和運(yùn)動(dòng)學(xué)公
2、式:v2 =2ad得2qUmv = 粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)此式也適用于不是勻強(qiáng)電場(chǎng)的情況一. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速例題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: U1+v0v1
3、: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?思考討論二. 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí),推導(dǎo)偏移量 y和偏轉(zhuǎn)角偏移量 y的計(jì)算(1)畫出電場(chǎng)線,并進(jìn)行受力分析(2)粒子做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)?(3)為計(jì)算y,需要知道哪些物理量?(4)這些物理量能計(jì)算出嗎?偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算(1)什么叫偏轉(zhuǎn)角(2)怎樣計(jì)算偏轉(zhuǎn)角?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
4、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)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí) 的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。 l+-u1dv0 求: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(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開始加速,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
5、是否會(huì)分為三股?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為三股。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?三、示波器的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,
6、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。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)電極的電壓U2成正比若兩偏轉(zhuǎn)電極間
7、都不加偏轉(zhuǎn)電壓,則電子束將打在熒光屏的中心UytO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?nèi)魞善D(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UxtO要想增加X軸方向掃描線的寬度,怎么辦?UxtO滿足什么條件才能得到穩(wěn)定正確的波形?UytOTT2TT/2T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)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,在熒光屏圖上畫出所觀察到的
8、亮線的形狀(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,試在圖上畫出所觀察到的亮線的形狀。課堂小結(jié):一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析從做功和能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(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度為零的勻加速運(yùn)動(dòng); / 鏈家金融 orz69msr 巧趕上了一個(gè)出行的“黃道吉日”。天兒還沒有大亮起來(lái),耿正兄妹三人就早早地收拾利落了。他們簡(jiǎn)單地吃了早飯,把飯鍋碗筷什么的洗刷干凈規(guī)整放置好后,又在小院兒各屋各處仔細(xì)檢查了一
9、番,發(fā)現(xiàn)確實(shí)已經(jīng)沒有任何遺漏和不妥了,就各自穿好孝服。耿直幫著哥哥套上騾車,耿英輕輕打開院門。耿正拿起鐵鍬,在門檻兒的里、外兩邊重新墊上一個(gè)斜坡。耿直從哥哥手里接過(guò)鐵鍬,耿正輕輕駕馭騾車出了院門,耿直馬上就將里邊的斜坡鏟掉了。耿英隨即拉上院門,鎖上門鎖。最后,耿正從弟弟手里拿過(guò)鐵鍬,把院門外邊的斜坡也鏟干凈,并且將鐵鍬插到了裝在車后的兩個(gè)草料袋子之間。耿直有些不解,奇怪地小聲說(shuō):“哥,咱帶這把鐵鍬干啥?。磕阕騼簜€(gè)買這把鐵鍬時(shí),我就認(rèn)為是多余呢,南房里不是已經(jīng)有一把了嘛!原來(lái),你是要帶上?。 惫⒄f(shuō):“帶上吧,萬(wàn)一路上需要鏟一鏟,墊一墊的,有個(gè)家伙什兒使用總會(huì)好一點(diǎn)兒的。再者說(shuō)了,萬(wàn)一路上碰到了
10、野狗什么的,還可以作為武器使呢!”耿直說(shuō):“不是已經(jīng)帶了兩條捅火棍了嘛,難道說(shuō)你還要給我姐也帶一件長(zhǎng)武器不成!”耿正笑而不答。耿英說(shuō):“小直子啊,有咱哥操持著,你就是個(gè)長(zhǎng)不大的樣子。好好兒留心學(xué)著點(diǎn)兒??!”耿直不好意思地吐吐舌頭,小聲兒說(shuō):“我學(xué)著呢,只不過(guò)是總也趕不上咱哥罷了!”耿正拍拍弟弟的肩膀,憐愛地說(shuō):“也難為你了,小小年紀(jì)就跟著我們一起四處顛簸!好在你現(xiàn)在長(zhǎng)得比我當(dāng)年離家的時(shí)候還高大壯實(shí)?;厝ヒ娏嗽勰?,哥哥姐姐也好有個(gè)交代了?!惫⒄贿呎f(shuō)著話,一邊接過(guò)耿英遞過(guò)來(lái)的招魂幡,將其牢牢地插在車棚的左前側(cè)。然后,耿英先上車坐在車棚子里邊,耿正坐在駕車位置,耿直坐在哥哥對(duì)面的轅條后面。如此,這掛裝扮得像模像樣的“送靈車”就在晴好天日里的微微晨曦中,悄悄地出發(fā)往景德鎮(zhèn)的方向去了。按照事先設(shè)想好的,每日黃昏入住客棧之前,耿正兄妹三人就在客棧門口脫掉孝服,將招魂幡也拔了一起放回車棚內(nèi),然后用大紅色篷布將整個(gè)車棚都嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地蒙上,并將四角用繩子系牢。然后,兄妹三人只穿一般衣服,隨身攜帶一個(gè)軟皮箱,趕著騾車很禮貌地走進(jìn)客棧。沿途各客棧那些負(fù)責(zé)接待的伙計(jì),一聽說(shuō)是個(gè)“靈車”本來(lái)是有一些忌諱的,但看到這送“靈”的三個(gè)孝子倒還挺懂事,不但
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