帶點(diǎn)粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

帶點(diǎn)粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)第一頁，共五十六頁，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(dòng)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，共五十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)情況：受到恒定的電場力受力情況：

做勻變速運(yùn)動(dòng)(只受電場力）第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日一.帶電粒子在電場中的加速用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析用動(dòng)能定理分析E1（加速電壓）第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日eUm-+帶電粒子的加速

d1、受力分析:

水平向右的電場力

F＝Ee=eU/dF2、運(yùn)動(dòng)分析:初速度為零，加速度為a=eU/md的向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)。解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識求解解法二運(yùn)用能量知識求解初速度為零的粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日思考題

如兩極板間不是勻強(qiáng)電場該用何種方法求解？為什么？

由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

例：如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時(shí)間越長B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大C.電子到達(dá)Q板時(shí)的速度與板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關(guān)AC

第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動(dòng)能最大（）哪種粒子速度最大（）

A、質(zhì)子B、電子

C、氘核D、氦核

強(qiáng)化練習(xí)與電量成正比與比荷平方根成正比DBe/m(質(zhì)子

)e/m/1840（電子）e/2m（氘核

）2e/4m（氦核）第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日

ld+--------+++++++++Uv0q、m二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日

ld+--------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移二.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)試根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的知識，推導(dǎo)偏移量y和偏轉(zhuǎn)角θ不計(jì)重力第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日1.受力分析：粒子受到豎直向下的靜電力F＝Eq=qU/d2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。x方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)Y方向：加速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。θ

3.x方向

4.y方向

5、離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的正切：

y

v0vy

Fv++++++------v0Y

dUY′

q

Ltanθ=6、離開電場時(shí)位移方向與電場方向夾角的正切α

tanα

=第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日結(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(gè)類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)出電場時(shí)速度的反向延長線與x軸交點(diǎn)是x方向位移的中點(diǎn)

第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動(dòng)能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，離開電場后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為

，側(cè)移之比為

。

與電量成正比與電量成正比2:12:1強(qiáng)化練習(xí)第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

L三、加速和偏轉(zhuǎn)++++++------φvv0vy+_U1U2v0-qmy第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日讓一價(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(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請說明理由。答案：通過加速電場時(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。vvyy

L++++++------φv0+-U1U2v0-qm思考題第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日1、三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，如圖所示。則由此可判斷（）

A、b和c同時(shí)飛離電場

B、在b飛離電場的瞬間，a剛好打在下極板上

C、進(jìn)入電場時(shí)，c速度最大，a速度最小

D、c的動(dòng)能增量最小，

a和b的動(dòng)能增量一樣大

√√強(qiáng)化練習(xí)√BCD第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日２、如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，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)角θ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變小強(qiáng)化練習(xí)B第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日解析對加速過程由動(dòng)能定理：對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日３、如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，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)與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān)強(qiáng)化練習(xí)ABC第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4、如圖所示，有一電子(電量為e、質(zhì)量為m)經(jīng)電壓U0加速后，沿平行金屬板A、B中心線進(jìn)入兩板，A、B板間距為d、長度為L，A、B板間電壓為U，屏CD足夠大，距離A、B板右邊緣2L，AB板的中心線過屏CD的中心且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。強(qiáng)化練習(xí)第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日解析電子離開電場，就好象從中點(diǎn)沿直線離開的：θ對加速過程由動(dòng)能定理：第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日本課小結(jié)：1、帶電粒子在電場中的加速2、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)3、帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)作業(yè)布置：完成本節(jié)課后書本上的練習(xí)第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日5、質(zhì)量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中央沿水平方向飛入板間，如圖所示。已知板長L＝10cm，間距d＝2cm，當(dāng)AB間電壓在

范圍內(nèi)時(shí)，此帶電粒子能從板間飛出。v0+++++-----強(qiáng)化練習(xí)第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日v0+++++-----θ解析對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：或?qū)ζD(zhuǎn)過程由側(cè)移公式：第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日三．示波管的原理（1）示波器：用來觀察電信號隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。（3）原理：利用了帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號隨時(shí)間變化的圖線。第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日已知：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(shí)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3.原理第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日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的電勢比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日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’的電勢比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日3）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X的電勢比X’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移四、示波器的原理第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4）、如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移四、示波器的原理第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日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？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移四、示波器的原理第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日6）、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？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移四、示波器的原理第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日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的電勢比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日8）、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的電勢比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏四、示波器的原理第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日8）、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’的電勢比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏四、示波器的原理第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日10）、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？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2四、示波器的原理第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果在XX’

之間不加電壓,而在YY’之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時(shí)間變化，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？YY’X’y′隨信號電壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線X示波器圖象第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象XYY’X’UXt示波器圖象第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日UXt掃描電壓（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移隨加在ＸＸ′上的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水平方向來回運(yùn)動(dòng)－－掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線．示波器圖象YY’X’X第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果在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？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日1、如圖所示的示波管，如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？UxtOt1t2強(qiáng)化練習(xí)第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日13、如圖所示的示波管，如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加如圖所示的鋸齒形電壓，使X的電勢比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？UxtOt1t2XYO0<t<t1t1<t<t2強(qiáng)化練習(xí)第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日14、真空室中電極K發(fā)出電子（初速不計(jì)），經(jīng)過電壓為U1的加速電場后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中，板長L，相距為d，在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓，前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢，已知電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，不計(jì)電子重力，求：（1）電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度；（2）要使所有的電子都能離開AB板，圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件？（3）在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？強(qiáng)化練習(xí)第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日設(shè)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度為v0設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U0時(shí)進(jìn)入AB板間析與解第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計(jì)，電鍵K合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度。下述哪些做法可使指針張角增大？()A、使A、B兩板靠近些；B、使A、B兩板正對面積錯(cuò)開些；C、斷開K后，使B板向右平移拉開一些；D、斷開K后，使A、B正對面錯(cuò)開些。CD例1第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日例2平行板電容器下板接地，兩板與電源相連，b為正中央的點(diǎn)，將不帶電的厚金屬板插入兩板正中間的如圖所示位置后，a、b、c三點(diǎn)場強(qiáng)及電勢變化情況為：()A、E=E且均增大，E減為零；B、U>U>U，且三點(diǎn)電勢均減??；C、E=E且不變，E減為零；D、U>U>U，且U減小，U不變，U增大。AD第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日如圖所示，在平行板電容器正中有一個(gè)帶電微粒。K閉合時(shí)，該微粒恰好能保持靜止。在①保持K閉合；②充電后將K斷開；兩種情況下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)打到上極板？A.上移上極板M

B.上移下極板N

C.左移上極板M

D.把下極板N接地KMN答案：①選B，②選C。例3第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器是把非電學(xué)里（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)里變化的一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖，金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是（）A．C增大表示h增大B．C增大表示h減小C．C減小表示h減小D．C減小表示h增大導(dǎo)電液體金屬芯線電介質(zhì)AC例4第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日在點(diǎn)電荷＋Q的電場中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和α粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放，已知質(zhì)子和α粒子的電性相同，帶電量之比為1:2，質(zhì)量之比為1:4，則到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？QAB解：質(zhì)子和α粒子從A到B運(yùn)動(dòng)過程中，分別應(yīng)用動(dòng)能定理得①②聯(lián)立①②兩式可解出它們到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小之比為··例5：第五十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日練習(xí)一：A板的電勢UA＝0，B板的電勢UB隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。則()

A.若電子是在t＝0時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)

B.若電子是在t＝T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上

C.若電子是在t＝3T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上D.若電子是在t＝T/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)t/s

UB

/v0U0-U0BAAB第五十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日在平行金屬板A、B之間加如圖所示的交變電壓，其頻率為f，t=0時(shí)刻A板處有一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的正離子從靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，重力忽略不計(jì)，求：為使離子到B板時(shí)的速度最大，A、B之間的距離d應(yīng)滿足什么條件？uOU-UtAB解：要使正離子到達(dá)