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文檔簡介
1、 帶電粒子在電場中的運(yùn)動、動力學(xué)方法:、動力學(xué)方法: 一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速A AB BU Ud dE E+F Fv由牛頓第二定律:由牛頓第二定律:mFa mqEmdqU由運(yùn)動學(xué)公式:由運(yùn)動學(xué)公式:adv202adv2mqU2mqUv2初速度初速度不不為零為零呢?呢?只適用于只適用于勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場2 2、動能定理:、動能定理: A AB BU Ud dE E+v由動能定理:由動能定理:0212mvWqUW 又221mvqU mqUv2也適用于也適用于非非勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子
2、在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、m二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn) ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角側(cè)移側(cè)移二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)mFa mqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022類平拋運(yùn)動類平拋運(yùn)動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的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)
3、二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(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的屬性與電場的屬性U、l、d有關(guān)有關(guān)0tanvvydmvqUl20類平拋運(yùn)動類平拋運(yùn)動1 1、如圖所示,二價氦離子和質(zhì)子的混合體,、如圖所示,二價氦離子和質(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,轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)后,打在同一熒光屏上,則它們(則它們( ) A A、側(cè)移相同、側(cè)移相同 B B、偏轉(zhuǎn)角相同、偏轉(zhuǎn)角相同
4、C C、到達(dá)屏上同一點(diǎn)、到達(dá)屏上同一點(diǎn) D D、到達(dá)屏上不同點(diǎn)、到達(dá)屏上不同點(diǎn)例與練例與練ydUlU1224與粒子的與粒子的電量電量q q、質(zhì)量質(zhì)量mm無關(guān)無關(guān)如圖所示,如圖所示,MM、N N是在真空中豎直放置的兩塊是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為平行金屬板,質(zhì)量為mm、電量為、電量為+q+q的帶電粒子,的帶電粒子,以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)MM、N N間電間電壓為壓為U U時,粒子到達(dá)時,粒子到達(dá)N N板的速度為板的速度為v,如果要使這,如果要使這個帶電粒子到達(dá)個帶電粒子到達(dá)N N板的速度為板的速度為2 2v ,則下述方法能,則下述方法能滿足要
5、求的是(滿足要求的是( )A A、使、使MM、N N間電壓增加為間電壓增加為2U 2U B B、使、使MM、N N間電壓增加為間電壓增加為4U 4U C C、使、使MM、N N間電壓不變,距離減半間電壓不變,距離減半 DD、使、使MM、N N間電壓不變,距離加倍間電壓不變,距離加倍 例與練例與練MMN NU Ud d+mqUv2v與與電壓平方電壓平方根根成正比成正比如圖如圖MM、N N是在真空中豎直放置的兩塊平行金是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為屬板,質(zhì)量為mm電量為電量為-q-q的帶電粒子,以初速度的帶電粒子,以初速度V V0 0由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)MM、N N間電
6、壓為間電壓為U U時,粒時,粒子剛好能到達(dá)子剛好能到達(dá)N N板,如果要使這個帶電粒子能夠板,如果要使這個帶電粒子能夠到達(dá)到達(dá)MM、N N兩板間距的兩板間距的1/21/2處返回,則下述方法處返回,則下述方法能滿足要求的是(能滿足要求的是( )A A、使初速度減半、使初速度減半B B、使、使MM、N N間電壓加倍間電壓加倍C C、使、使MM、N N間電壓提高間電壓提高4 4倍倍DD、使初速度和、使初速度和MM、N N間電壓都加倍間電壓都加倍例與練例與練MMN NU Ud d-v0qUmv2021dU 例與練例與練dmvqUl20tan偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與比荷成正比比荷成正比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正
7、切與初動能成反比初動能成反比偏轉(zhuǎn)角正切與偏轉(zhuǎn)角正切與電壓成正比電壓成正比5 5、初速度為、初速度為2 210107 7m/sm/s的電子沿平行金屬的電子沿平行金屬板間的中心線射入板中,板長為板間的中心線射入板中,板長為30cm30cm,相,相距為距為4cm4cm,在兩板間加上如圖所示的,在兩板間加上如圖所示的正弦交正弦交變電壓變電壓。已知電子的質(zhì)量為。已知電子的質(zhì)量為9 91010-31-31KgKg,電,電量為量為1.61.61010-19-19C C,不計電子重力,求:要,不計電子重力,求:要使所有的電子都能離開電場,圖中電壓的最使所有的電子都能離開電場,圖中電壓的最大值大值U U0 0需
8、滿足什么條件?需滿足什么條件?例與練例與練可認(rèn)為在可認(rèn)為在t t時間時間內(nèi)內(nèi)電場電場不變不變設(shè)電子在兩板間的運(yùn)動時間為設(shè)電子在兩板間的運(yùn)動時間為tsvlt80105 . 1st02. 0設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U U0 0時進(jìn)入板間時進(jìn)入板間222020ddmvleUy22200eldmvU V40析與解析與解 帶電粒子在帶電粒子在交變電場交變電場中的運(yùn)動中的運(yùn)動 在兩個相互平行的金屬板間加在兩個相互平行的金屬板間加交變電壓交變電壓時,在時,在兩板間便可獲得兩板間便可獲得交變電場交變電場。此類電場從空間看是勻。此類電場從空間看是勻強(qiáng)電場,即同一時刻,電場中各個位置處電場強(qiáng)度強(qiáng)電場,
9、即同一時刻,電場中各個位置處電場強(qiáng)度的大小、方向都相同;從時間上看是變化的,即電的大小、方向都相同;從時間上看是變化的,即電場強(qiáng)度的大小、方向都可隨時間變化。場強(qiáng)度的大小、方向都可隨時間變化。 研究帶電粒子在這種交變電場中的運(yùn)動,研究帶電粒子在這種交變電場中的運(yùn)動, 關(guān)鍵是根關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點(diǎn),正確地判斷粒子的運(yùn)動情況。據(jù)電場變化的特點(diǎn),正確地判斷粒子的運(yùn)動情況。 當(dāng)帶電粒子通過電場的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場變化當(dāng)帶電粒子通過電場的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場變化的周期時,可認(rèn)為電場強(qiáng)度的大小、方向都不變。的周期時,可認(rèn)為電場強(qiáng)度的大小、方向都不變。小小 結(jié)結(jié)三、示波管的原理三、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速
10、飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號電壓信號鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理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的電勢比的電勢比YY高,電子高,電子將打在熒光屏的什么位置?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三、示波管的原理三、示波管的原理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YY的電
11、勢比的電勢比Y Y高,電子高,電子將打在熒光屏的什么位置?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三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使Y Y的電勢比的電勢比YY高,電子高,電子將打在熒光屏的什么位置?將打在熒光屏的什么位置? 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使X X的電勢比的電勢比XX高,電高,電子將打在熒光屏的什么位置?子將打在熒光屏的什么位置?電子沿電子沿X X方方向向向里向里
12、偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使Y Y的電勢比的電勢比YY高,電子高,電子將打在熒光屏的什么位置?將打在熒光屏的什么位置? 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使XX的電勢比的電勢比X X高,電高,電子將打在熒光屏的什么位置?子將打在熒光屏的什么位置?電子沿電子沿X X方方向向向外向外偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在Y
13、YYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓,在熒光屏上會,在熒光屏上會看到什么圖形?看到什么圖形?0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓,但在之間不加電壓,但在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,在熒光屏上會,在熒光屏上會看到什么圖形?看到什么圖形?t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、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,同時在同時在XXXX之間加之間加
14、不變電壓不變電壓,使,使X X的電勢比的電勢比XX高高,在熒光屏上會看到什么圖形?在熒光屏上會看到什么圖形?0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏,沿偏,沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、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,同時在同時在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使X X的電勢比的電勢比XX高,在熒光屏上會看到什么圖形?高,在熒光屏上會看到什么圖形?t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏,沿偏,沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如
15、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,同時在同時在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓,使,使XX的電勢的電勢比比X X高,在熒光屏上會看到什么圖形?高,在熒光屏上會看到什么圖形?電子沿電子沿Y Y方向方向向向上向下上向下偏,沿偏,沿X X方向方向向外向外偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、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,同時在同時在XXXX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓,在熒,在熒光屏上會看到什么圖形?光屏上會看到什么圖形?XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt26 6、如圖所示的示
16、波管,如果在、如圖所示的示波管,如果在YYYY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓,同時在,同時在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸鋸齒形電壓齒形電壓,使,使X X的電勢比的電勢比XX高,在熒光屏上會看高,在熒光屏上會看到什么圖形?到什么圖形?例與練例與練UxtOt1t27 7、如圖所示的示波管,如果在、如圖所示的示波管,如果在YYYY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓,同時在,同時在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸鋸齒形電壓齒形電壓,使,使X X的電勢比的電勢比XX高,在熒光屏上會看高,在熒光屏上會看到什么圖形?到什么圖形?例與練例與練UxtOt1
17、t2XYO0tt0tt1 1t t1 1ttt U U U U U ,且三點(diǎn)電勢均減小;,且三點(diǎn)電勢均減??;C C、E= E E= E 且不變,且不變,E E減為零;減為零; D D、U U U U U U ,且,且U U減小,減小, U U 不變,不變,U U 增大增大。 如圖所示,在平行板電容器正中有一個帶電微如圖所示,在平行板電容器正中有一個帶電微粒。粒。K K閉合時,該微粒恰好能保持靜止。在保持閉合時,該微粒恰好能保持靜止。在保持K K閉合;充電后將閉合;充電后將K K斷開;兩種情況下,各用什么方斷開;兩種情況下,各用什么方法能使該帶電微粒向上運(yùn)動打到上極板?法能使該帶電微粒向上運(yùn)動打
18、到上極板?A.A.上移上極板上移上極板M M B.B.上移下極板上移下極板N N C.C.左移上極板左移上極板M M D.D.把下極板把下極板N N接地接地 K KM MN N答案:選答案:選B B,選,選C C。例例3 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( ) AC增大表示h增大 BC增大表示h減小 CC減小表示h減小 DC減小表示h增大例4導(dǎo)電液體金屬芯線電介質(zhì)AC 在點(diǎn)電荷在點(diǎn)電荷Q Q的電場中有的電場中有A A、B B兩點(diǎn),將質(zhì)
19、子和兩點(diǎn),將質(zhì)子和粒子分別從粒子分別從A A點(diǎn)由靜止釋放,已知質(zhì)子和點(diǎn)由靜止釋放,已知質(zhì)子和粒子的電粒子的電性相同,帶電量之比為性相同,帶電量之比為1:21:2,質(zhì)量之比為,質(zhì)量之比為1:41:4,則到達(dá),則到達(dá)B B點(diǎn)時,它們的速度大小之比為多少?點(diǎn)時,它們的速度大小之比為多少?AB B121241122121mqmqvv211121vmUqAB222221vmUqAB 例6 電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運(yùn)動,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)角變大的是( ) AU1變大、U2變大 BU1變小、U2變大 CU1變大、U2變小 DU1變小、U2變小B如圖是一個說明示波管工作的部分原理圖,電子經(jīng)如圖是一個說明示波管工作的部分原理圖,電子經(jīng)過加速后以速度過加速后以速度v v0 0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,離開偏轉(zhuǎn)電場時垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,離開偏轉(zhuǎn)電場時偏移量為偏移量為h h,兩
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