高中物理-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件1-新人教版選修3

1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的根本粒子：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(chǎng)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?！驳⒉荒芎雎再|(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，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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)第三頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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〕第四頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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)中的加速第五頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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)。那么〔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)于粒子來說，一般有mg<＜F，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→++v0v第六頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。1：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：假設(shè)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.假設(shè)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？思考討論第七頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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θ第八頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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？第九頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。偏轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算〔1〕什么叫偏轉(zhuǎn)角〔2〕怎樣計(jì)算偏轉(zhuǎn)角θ？第十頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。對(duì)偏移公式的討論對(duì)于不同的帶電粒子〔2〕假設(shè)以相同的動(dòng)能射入，〔3〕假設(shè)經(jīng)相同電壓U0加速后射入，那么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〕假設(shè)以相同的速度射入那么y∝q/m那么y∝q第十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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(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Ｖ離開電場(chǎng)，平行板長為Ｌ，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Ｖ的大??；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：第十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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)，在通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說明理由。答案：通過加速電場(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。第十三頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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，假設(shè)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(gè)板之間的電壓最多能加多少？第十四頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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。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，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。〔1〕電子槍局部：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?！?〕偏轉(zhuǎn)電極局部：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)?！?〕熒光屏局部：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。第十六頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。：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成正比第十七頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。假設(shè)兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，那么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第十八頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。假設(shè)兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，那么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？第十九頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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第二十頁，編輯于星期五：十點(diǎn)五十九分。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)，假設(shè)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?！?〕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很小〕〔2〕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?！?〕如果在YY′和XX′上同時(shí)加上上述電壓，試在圖⑥上畫出所觀察到的亮線的形狀。第二十一頁，編輯于星期五