第九節(jié)-帶電粒子在電場(chǎng)中1運(yùn)動(dòng)

九帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速+－Uq兩板間電勢(shì)差為U質(zhì)量為m電量為q的粒子。從正極板靜止開始運(yùn)動(dòng)，求到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。探究思路靜電力做的功：設(shè)末速度為v，由動(dòng)能定理：①②由①②可得：變換已知條件+－qEd兩板間電勢(shì)差:③由①②③可得：EABF粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速⑴從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)粒子的加速度+-U、dl運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：①②由①②可得相關(guān)量?、颇芰坑^點(diǎn)：粒子運(yùn)動(dòng)過程中由動(dòng)能定理有：③由③可得相關(guān)量！粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速FEAB適合從能量觀點(diǎn)解決問題例題1熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。解：由動(dòng)能定理代入數(shù)據(jù)得：例題2如圖所示，在點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和α粒子分別從A點(diǎn)釋放，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，求它們的速度大小之比？+AB解：質(zhì)子α粒子對(duì)質(zhì)子：U對(duì)α粒子：二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)----類平拋運(yùn)動(dòng)-+dF⒈基本關(guān)系初速度方向電場(chǎng)線方向⒉導(dǎo)出關(guān)系側(cè)位移速度偏角⒊幾個(gè)推論MM是粒子沿極板方向的中點(diǎn)例題3兩個(gè)相同極板Y與的長(zhǎng)度，相距d=2cm，極板間的電壓U=200V。一個(gè)電子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)中，射入時(shí)的速度。把兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，求電子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度θ

。解：電子在垂直于板面方向的加速度電子在極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t

①②電子垂直于極板方向的偏移距離y③由①②③得：電子出極板時(shí)在垂直于極板方向的速度④偏轉(zhuǎn)的角度θ⑤代入得二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)例題4有一質(zhì)量為m帶電荷+q的粒子經(jīng)電壓U0加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，長(zhǎng)度為l的平行金屬板，板間電壓為U，求電荷的偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ

。v0U0ldU解：設(shè)電荷進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度大小為V0，則①電荷在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中加速度為a②電荷在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t③偏移量：④注:不同的帶電粒子被同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)情景一樣！例5：如圖所示，電荷量為-e、質(zhì)量為m的電子經(jīng)電壓U1的電場(chǎng)加速，從兩極間中點(diǎn)進(jìn)入平行板電容器中，電子剛進(jìn)入兩極板時(shí)的速度跟電場(chǎng)線方向垂直。兩極板間的電勢(shì)差為U2，兩極板長(zhǎng)為l1，間距為d。電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打在距極板為l2的熒光屏上的P點(diǎn)。求：（1）電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0；（2）電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線的偏移量y；（3）P點(diǎn)偏離熒光屏中央O的距離H。Hl1l2OPU1yd熒光屏例題6如圖，水平放置的兩平行金屬板，板長(zhǎng)為l、板間距為d，一束電子以v0的初速度從兩板中央水平射入板間，然后從板間飛出射到距板L、寬D的熒光屏上（熒光屏中點(diǎn)在兩板中垂線上）。⑴電子飛入兩板前所經(jīng)歷的加速電場(chǎng)的電壓多大？⑵為了使電子能射至熒光屏上，求圖中D應(yīng)滿足的條件？⑶為了使電子能射至熒光屏上，求偏轉(zhuǎn)電壓UAB的范圍？Lv0lD解：⑴設(shè)加速電壓為U1，則⑵電子的最大偏移量為d/2vO得：AB⑶電子達(dá)到熒光屏邊緣，對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)電壓最大。三、示波器的原理示波器是一種用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。核心部件：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。示波管電子槍部分：偏轉(zhuǎn)電極部分：熒光屏部分：發(fā)射出電子使電子沿兩方向偏轉(zhuǎn)電子使熒光物質(zhì)受激而發(fā)光思考與討論：⒈如果在電極之間不加電壓，但在之間加不變的電壓，使的電勢(shì)比高，電子束運(yùn)動(dòng)過程中受哪個(gè)方向的力？電子將打在光屏上的哪一點(diǎn)？試在圖中標(biāo)出來。如果在電極之間不加電壓，但在之間加不變的電壓，使的電勢(shì)比高，電子束運(yùn)動(dòng)過程中受哪個(gè)方向的力？電子將打在光屏上的哪一點(diǎn)？試在圖中標(biāo)出來。動(dòng)畫演示⒉如果在電極之間不加電壓，但在之間加如圖的電壓，使在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？試著畫出來。UytOUytO⒊如果之間的電壓仍然如圖所示，而在電極之間加不變的電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？試著畫出來。OUxUytOOUx⒊如果之間的電壓仍然如圖所示，而在電極之間加如圖的電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？試著畫出來。示波器的偏轉(zhuǎn)電極上加的是待顯示的信號(hào)電壓。如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電壓周期相同，就可以在熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的圖象了。偏轉(zhuǎn)電極上通常加的是自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓。UxOtabc例題5如圖所示，a、b、c表示點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為，，。一帶電粒子從等勢(shì)面a上某處