帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)ppt課件(0001)

1、第一章 靜電場(chǎng)第8節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在靜電場(chǎng)中受到靜電力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化，在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來控制或改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。研究方法：我們知道，當(dāng)物體所受的合力方向與速度方向的夾角為零時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)物體所受的合力方向與速度方向的夾角不為零時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。下面，我們來研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。當(dāng)速度方向和受力方向在同一直線上時(shí)，帶電粒子將被加速或減速，當(dāng)帶電粒子的速度方向和受力方向垂直時(shí)，帶電粒子將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子的重力很小時(shí)，忽略不計(jì)。一、帶電粒子的加速如右圖所示，平行金屬板間的電壓為U，一質(zhì)量為m，電荷

2、量為q的正電荷，在靜電力的作用下由靜止開始從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度v 。1動(dòng)力學(xué)角度mdqUmqEmFamqUmdqUadv222d電荷到達(dá)負(fù)極板時(shí)的動(dòng)能221mvEk 由動(dòng)能定理可得qUmv 221 解得mqUv22動(dòng)力學(xué)角度靜電力所做的功qUW 上式雖然是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出來的，但對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也同樣適用。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U2500V（如右圖所示），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)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。解：設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，電子穿出時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理可得eUmv

3、 221整理得meUv2m/s109 . 02500106 . 123019m/s100 . 37UE金屬絲金屬板二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如下圖，電子垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電子所受的靜電力方向平行于電場(chǎng)方向向上，電子將做類平拋運(yùn)動(dòng)?？捎醚芯科綊佭\(yùn)動(dòng)的方法求粒子的偏轉(zhuǎn)問題。v0例題2如右圖，兩個(gè)相同極板Y與Y的長(zhǎng)度l=6.0cm，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v0=3.0107m/s。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。v0解：因在水平方向上作勻速運(yùn)動(dòng)，則通過極板所需的時(shí)間在豎直方向受電場(chǎng)力作用，作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其

4、加速度為射出電場(chǎng)時(shí)，在垂直于板面方向偏移的距離0vlt mdeUmeEmFa221aty 由式聯(lián)立可得2022mdveUly 代入數(shù)值可得y = 0.36cm側(cè)向速度0vlmdeUatv離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角可由下式確定200tanmdveUlvv代入數(shù)值可得 =6.8三、示波管的工作原理有一種電子儀器叫示波器，可以用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。示波器的核心部件是示波管。1示波管原理圖2示波管的組成：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。電子槍的作用是產(chǎn)生高速電子束。3示波管的工作原理：從示波管的原理圖上可看到，偏轉(zhuǎn)電極YY和XX的作用都是使電子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上待測(cè)信號(hào)電壓，此電壓使電子在豎直方向上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上掃描電壓，此電壓使電子在水平方向上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象了。練習(xí)如右圖所示，是一個(gè)說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓 U1 加速后以速度 v0 垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是 h 兩板間的距離為 d ，電勢(shì)差為 U2 ，板長(zhǎng)為L(zhǎng)為提高示波管的靈敏度（每單