帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)之偏轉(zhuǎn)

1、物理 教科版定向移動(dòng) 1帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析：帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電條件分析：帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì): 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(3)處理方法：分處理方法：分 解解 成成 相相 互互 垂垂 直直 的的 兩兩 個(gè)個(gè) 方方 向向 上上 的的 . ，類似于，類似于 。(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：沿初速度方向做沿初速度方向做 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)力方向，做沿電場(chǎng)力方向，做 運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。勻變速曲線直線運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線勻加速直線勻加速直線帶電粒子在電場(chǎng)中的重力問(wèn)題特別提醒特別提醒(1)(1)基本粒子基本粒子：(2)(2)帶電顆粒帶電顆

2、粒：如電子、質(zhì)子、如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有粒子、離子等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力考慮重力( (但并不忽略質(zhì)量但并不忽略質(zhì)量) )如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力能忽略重力帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角側(cè)移側(cè)移n【例1】質(zhì)量為 m、電荷量為q 的帶電粒子以初速V0 沿垂直于電場(chǎng)的方向

3、，進(jìn)入長(zhǎng)為 l、間距為d 、電壓為U 的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若不計(jì)粒子重力，求 n（1）粒子離開電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移距離 ；n（2）粒子離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 的正切。Udlqv0y帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)mFamqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022與粒子比荷與粒子比荷q/m成正比成正比與粒子初速度與粒子初速度v0平方成反比平方成反比與電場(chǎng)的屬性與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0與粒子比荷與粒子比荷q/m成正比成正比與

4、粒子初速度與粒子初速度v0平方成反比平方成反比與電場(chǎng)的屬性與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)0tanvvydmvqUl20 L L122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU拓展拓展1 1、 加速和偏轉(zhuǎn)一體加速和偏轉(zhuǎn)一體+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0-qmyO20121mvqU dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lx例2】如圖所示，k級(jí)發(fā)射出電子，經(jīng)過(guò)KS之間的加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入AB間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，AB兩板間的電壓為U2，射出電場(chǎng)后將射到電子屏幕上。求電子打在屏幕上時(shí)的偏移距

5、離Y。 電子在加速電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中有dmqUmFa2粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移距離 dULULqUmdmqUaty1222122422121電子離開電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為 t avydULUvvxy122tan設(shè)飛出兩板間時(shí)的速度方向與水平方向夾角為 則tan Ly dULULLyyY122) 2(所以又解析解析 20121mvqU 0vLt 示波器的原理示波器的原理1.示波器作用：是一種用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化示波器作用：是一種用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。的電子儀器。2.它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和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

6、，管內(nèi)抽成真空。熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移示波器的原理示波器的原理使電子沿使電子沿y方向方向偏移偏移1 1）、如果在電極）、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy xxUKx 2 2）、如果在電極）、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，

7、使YY的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y Y高，高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy yyUKy xxUKx yyUKy xxUKx 如果在如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同，同時(shí)在時(shí)在XXXX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？屏上會(huì)看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2示波器的原理示波器的原理xxUKx yyUKy 考點(diǎn)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 甲 乙 例3如圖甲所示，熱電子由陰極飛出時(shí)的初

8、速度忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)10 cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L10 cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示(每個(gè)電子穿過(guò)平行板的時(shí)間都極短，可以認(rèn)為電子穿過(guò)平行板的過(guò)程中電壓是不變的)求：解析解析 解析解析 2Ly 時(shí)0032UUU即2Lym根據(jù)三角形相似得322LLLyYmm所以cmyYmm153cmYSm302所以04UULy 由知（2）解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思維方法 1 1分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛

9、頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系 2 2此類題型一般有三種情況：一是粒子此類題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)做單向直線運(yùn)動(dòng)( (一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解動(dòng)能定理求解) )， 二是粒子做往返運(yùn)動(dòng)二是粒子做往返運(yùn)動(dòng) ( (一般分段研究一般分段研究) )， 三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)( (一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究) ) 拓展提高如圖所示，是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象，在這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)帶電粒子，在t=0時(shí)刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，則電場(chǎng)力的作用和帶電粒子的

10、運(yùn)動(dòng)情況是（）A帶電粒子將在電場(chǎng)中做有往復(fù)但總體上看不斷向前的運(yùn)動(dòng)。B1秒末釋放的粒子，將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。C1.5秒末釋放的粒子，將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。D3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)。A帶電粒子將在電場(chǎng)中做有往復(fù)帶電粒子將在電場(chǎng)中做有往復(fù)但總體上看不斷向前的運(yùn)動(dòng)。但總體上看不斷向前的運(yùn)動(dòng)。B如果如果1秒末釋放粒子，粒子將秒末釋放粒子，粒子將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。C 如果如果1.5秒末釋放粒子，粒子秒末釋放粒子，粒子將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。將在電場(chǎng)中一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。D 3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)。末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)。如圖（如圖（a a）所示，兩平行正對(duì)的金屬板）所示

11、，兩平行正對(duì)的金屬板A A、B B間加有如圖（間加有如圖（b b）所示的交變電）所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P P處。若在處。若在t t0 0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A A板上。則板上。則t t0 0可能屬于的時(shí)間段是可能屬于的時(shí)間段是( )( )PtUABUO-UOOT/2TAB圖圖(a)圖圖(b)004Tt0324TTt034TtT098TTtBACD跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練 v0 v0 0 0 0 v10 0 v100 0 vv10 0 帶正電粒子先加速向帶正電粒子先加速向B B板運(yùn)動(dòng)、板運(yùn)動(dòng)、再減速運(yùn)動(dòng)至零；再減速運(yùn)動(dòng)至零；然后再反方向加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)至零；然后再反方向加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)至零；如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終打在如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終打在B板上，所以板上，所以A , D錯(cuò)誤錯(cuò)誤。解 題 方 法 與 指 導(dǎo)解 題