帶電粒子在電場中的運(yùn)動用

關(guān)于帶電粒子在電場中的運(yùn)動用第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定電場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，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比在小得多，除非有說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。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動情況：受到恒定的電場力受力情況：

做勻變速運(yùn)動第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動狀態(tài)：勻變速直線運(yùn)動—加速、減速勻變速曲線運(yùn)動—偏轉(zhuǎn)1.平衡（F合=0）2.勻變速運(yùn)動（F合≠0）靜止勻速直線運(yùn)動可能是我們知道，把一個帶電粒子放進(jìn)電場中，它就具有一定的電勢能并受到電場力的作用，因此它可能會作各種各樣的運(yùn)動，這在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?一、帶電粒子的加速第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日方法1：運(yùn)用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)方法求解，設(shè)板間距為d,因電場力為恒力，所以有方法2：運(yùn)用能量觀點(diǎn)求解速度與電勢差U、比荷量q成正比與距離d無關(guān)第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日例題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的帶電粒子在電場力的作用下以初速v0開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動。則（1）帶電粒子在電場中作什么運(yùn)動？（2）粒子穿出負(fù)極板時的速度多大？（3）粒子穿出負(fù)極板后做什么運(yùn)動？一般用“動能定理”求解分析：對于粒子來說，一般有mg<＜F，故可忽略。(1)帶電粒子在電場中以加速度a=F/m=qU/md做勻加速直線運(yùn)動。(2)由v2-vo2=2ad解得：或：由動能定理qU=mv2/2-mv02/2解得：←U1→++v0v第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1：非勻強(qiáng)電場中,如何計算？電場力做功，只于始末位置電勢差有關(guān)2：若帶正電粒子以V0負(fù)板向正板運(yùn)動，分析粒子運(yùn)動情況明確粒子V，a的變化情況3.若粒子以初速度V0沿垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入電場，離子的運(yùn)動情況如何？思考討論第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日帶電粒子的偏轉(zhuǎn)第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

d++++++------二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

lv0d-qθvv0v⊥θyS1.粒子穿越電場的時間t=?2.粒子離開電場的速度V=？3.粒子離開電場時的偏角=？4.沿垂直于板面方向偏移的距離=？5.S

=?第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日側(cè)移量偏轉(zhuǎn)角度粒子好象是從入射線中點(diǎn)直接射出來的類平拋運(yùn)動第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日對偏移公式的討論對于不同的帶電粒子（2）若以相同的動能射入，（3）若經(jīng)相同電壓U0加速后射入，則y與qm無關(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y∝q/m則y∝q第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日例：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U1

加速后，獲得速度，并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度Ｖ離開電場，已知平行板長為Ｌ，兩板間距離為d，

1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動的時間、加速度、速度Ｖ的大小；

2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。

l++++++------u1dv0

求：第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、yXX、y、y亮斑如果在偏轉(zhuǎn)電極XX’、YY’上不加電壓，電子如何運(yùn)動？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？三、示波管原理第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日示波器是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。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。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日（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。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日若兩偏轉(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UytO電子在極板間運(yùn)動的時間極短，可認(rèn)為此瞬間極板間電壓不變第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日若兩偏轉(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UxtO要想增加X軸方向掃描線的寬度，怎么辦？第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日UxtO滿足什么條件才能得到穩(wěn)定正確的波形？UytOTT2TT/2T掃=NT顯示出的信號完整波形個數(shù)由什么決定？N第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

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，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②所示的電壓Uy=Umsinωt，在熒光屏圖③上畫出所觀察到的亮線的形狀（設(shè)T很?。?）如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖④所示電壓，試在圖⑤上畫出所觀察到的亮線的形狀。（3）如果在YY′和XX′上同時加上上述電壓，試在圖⑥上畫出所觀察到的亮線的形狀。第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日思考題：1、讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時獲得的動能Ek=qU,加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日比較離子在偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離y如果y不相同比較離子是否以相同偏角φ射出如果y相同如果φ不相同會分為三股如果φ

相同不會分為三股會分為三股第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日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)電場中，若兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個板之間的電壓最多能加多少？第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日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)電場時的偏向角正切值tanφ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成正比第二十四頁，共二十六頁，