公開課帶電粒子在電場中的運動-文檔資料

1、電場電場 .22.2.宏觀宏觀帶電微粒帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等，：如帶電小球、液滴、塵埃等，一般都一般都考慮重力考慮重力。3.3.某些某些帶電體帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。運動狀態(tài)來判定。帶電粒子帶電粒子一般分為兩類一般分為兩類1.1.微觀微觀帶電粒子帶電粒子：如電子，質(zhì)子，：如電子，質(zhì)子，粒子粒子( )( )，正負(fù)離子等，正負(fù)離子等，帶電粒子帶電粒子所受重力遠(yuǎn)小于電場力，所受重力遠(yuǎn)小于電場力，一般都一般都不考慮重力不考慮重力。 ( (但并不能忽略質(zhì)量但并不能忽略質(zhì)量) ).3一、帶電粒子在電場中的加速運動一、帶電粒子在電場中的加

2、速運動 例例 如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓板間加以電壓U U。在板間靠近正極板附近有一質(zhì)。在板間靠近正極板附近有一質(zhì)量為量為m,m,帶正電荷帶正電荷q q的粒子的粒子( (不計重力不計重力) )，它在電場，它在電場力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運動，到力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運動，到達(dá)負(fù)極板的速度為多大？達(dá)負(fù)極板的速度為多大？M MN Nq qU U由動能定理可知：由動能定理可知：221mvqU mqU2v F.4例題例題1熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和平行金屬板間加以電壓屬絲和平行金

3、屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為0.-+U金屬絲E金屬板221mveU meUv2.5練習(xí)練習(xí)下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為為U的電場加速后速度最大的是的電場加速后速度最大的是( ) A質(zhì)子質(zhì)子 B氘核氘核 C粒子粒子 D鈉離子鈉離子Na+ A0UL L+-Y Y dY Y v v0 0q二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)F.70二、帶電粒子在勻

4、強電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)UL L+-Y Y dY Y =6.0cm=6.0cm一個電子沿平行于板面平行的方向一個電子沿平行于板面平行的方向射入電場中，射入射入電場中，射入20)(21vlmdqUy 20tanmdvqUl變化變化1：改變哪些條件可使粒子剛好從上板邊緣飛改變哪些條件可使粒子剛好從上板邊緣飛出？出？變化變化2：讓初速度相同的質(zhì)子、氘核、氦核三種粒讓初速度相同的質(zhì)子、氘核、氦核三種粒子混合流通過電場，能否分開？子混合流通過電場，能否分開？0UL L+-Y Y dY Y 20)(21vlmdqUy 變化變化3：讓靜止的質(zhì)子、氘核、氦核三種粒子混合讓靜止的質(zhì)子、氘核、

5、氦核三種粒子混合流通過電場流通過電場U0加速后進(jìn)入同一電場加速后進(jìn)入同一電場U，能否分開？，能否分開？L L+-Y Y Y Y U0U20)(21vlmdqUy - - - - + + + + DA BSLOCPyy/三、示波器原理三、示波器原理.12三、示波器三、示波器 例例55如圖所示，如圖所示，k k級發(fā)射出電子，經(jīng)過級發(fā)射出電子，經(jīng)過KSKS之間的之間的加速電場加速后，進(jìn)入加速電場加速后，進(jìn)入ABAB的偏轉(zhuǎn)電場，的偏轉(zhuǎn)電場，ABAB兩板間兩板間的電壓為的電壓為U U2 2，射出電場后將射到電子屏幕上。試，射出電場后將射到電子屏幕上。試分析電子的整個運動過程。分析電子的整個運動過程。 d

6、U2LULyvvtan12xy dU2LLUy12 )L2L(dU2LUdU2LLUdU4LUyyY1212122 .13示波器是一種用來觀察電信號隨時間變化的電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、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。偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。(1)(1)電子槍部分：電源發(fā)射電子，電子槍部分：電源發(fā)射電子，U U1 1加速電子。加速電子。(2)(2)偏轉(zhuǎn)電極部分：偏轉(zhuǎn)電極部分：YYYY使電子產(chǎn)生豎直方向的偏使電子產(chǎn)生豎直方向的偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，XXXX 使電子產(chǎn)生水平方向的偏轉(zhuǎn)。使電子產(chǎn)生水平

7、方向的偏轉(zhuǎn)。(3)(3)熒光屏部分：熒光物質(zhì)受激發(fā)會發(fā)出可見光。熒光屏部分：熒光物質(zhì)受激發(fā)會發(fā)出可見光。.14(1)(1)偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極YYYY上加穩(wěn)定的電壓，熒光屏上出上加穩(wěn)定的電壓，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？現(xiàn)什么現(xiàn)象？YYYY 出現(xiàn)出現(xiàn)亮斑亮斑(2)(2)只在只在YYYY電極上加如圖所示的電極上加如圖所示的正弦規(guī)律變化的電壓正弦規(guī)律變化的電壓U Uy y，熒光屏，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ YYYY 亮斑移動很快，由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的亮斑移動很快，由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性殘光特性上上亮斑看起來就成為一條豎直的亮線。亮斑看起來就成為一條豎直的亮線。.15(3)(3)在

8、在YYYY電極上不加電壓，在電極上不加電壓，在XXXX電極上加如圖電極上加如圖所示所示U Ux x從從U U均勻變化到均勻變化到U U的電壓，熒光屏上出現(xiàn)的電壓，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？什么現(xiàn)象？ 加上特定的周期性變化的電壓，亮斑從一側(cè)勻速加上特定的周期性變化的電壓，亮斑從一側(cè)勻速運動到另一側(cè)，然后迅速返回原處，再勻速移向運動到另一側(cè)，然后迅速返回原處，再勻速移向另一側(cè)，如此反復(fù)繼續(xù)。這個過程叫掃描，所加另一側(cè)，如此反復(fù)繼續(xù)。這個過程叫掃描，所加電壓叫掃描電壓。如果電壓變化很快，亮斑看起電壓叫掃描電壓。如果電壓變化很快，亮斑看起來就成為一條水平亮線。來就成為一條水平亮線。.16(4)(4)在在Y

9、YYY電極上加上左圖所示的正弦規(guī)律變化的電極上加上左圖所示的正弦規(guī)律變化的電壓，在電壓，在XXXX電極上加如右圖所示從電極上加如右圖所示從U U到到U U均勻均勻變化的電壓，兩電壓同時開始，周期相同，在熒變化的電壓，兩電壓同時開始，周期相同，在熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ .17練習(xí)：如圖所示，由靜止開始被電場練習(xí)：如圖所示，由靜止開始被電場( (加速電壓加速電壓為為U U1 1) )加速的帶電粒子平行于兩正對的平行金屬加速的帶電粒子平行于兩正對的平行金屬板且從兩板正中間射入。若金屬板長為板且從兩板正中間射入。若金屬板長為L L，板間，板間距離為距離為d d、兩板間電壓為、兩板間

10、電壓為U U2 2，試討論帶電粒子能，試討論帶電粒子能飛出兩板間的條件和飛出兩板間時的速度方向。飛出兩板間的條件和飛出兩板間時的速度方向。若粒子不能飛出兩板，試計算粒子在若粒子不能飛出兩板，試計算粒子在U U2 2電場中運電場中運動的水平距離。動的水平距離。 U U1 1d dL LU U2 2q q.18分析：設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為分析：設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m m，電量為，電量為q q，經(jīng)電壓，經(jīng)電壓U U1 1加速后速度為加速后速度為v v1 1。由動能定理有。由動能定理有: :帶電粒子以初速度帶電粒子以初速度v v1 1平行于兩正對的平行金屬板平行于兩正對的平行金屬板從兩板正中間射入后，若能飛

11、出偏轉(zhuǎn)電場，在電從兩板正中間射入后，若能飛出偏轉(zhuǎn)電場，在電場中運動時間為場中運動時間為t t，則：，則： 11qU2mLvLt 帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時的加速度：帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時的加速度： dmqUa2 由動能定理可知：由動能定理可知：211mv21qU mqU2v11 帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移距離y y：dU4LULqU2mdmqU21at21y1222122 .19由上式可知，由上式可知，當(dāng)當(dāng) 時，帶電子不可能飛出金屬板之間；時，帶電子不可能飛出金屬板之間；當(dāng)當(dāng) 時，帶電粒子可飛出金屬板之間。時，帶電粒子可飛出金屬板之間。帶電粒子飛出偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移量最大為帶電粒子飛出偏轉(zhuǎn)電場