帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1

1、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)大連海灣高級(jí)中學(xué)物理組大連海灣高級(jí)中學(xué)物理組、重力不計(jì)，帶電粒子、重力不計(jì)，帶電粒子將如何運(yùn)動(dòng)呢？為什么呢將如何運(yùn)動(dòng)呢？為什么呢?、現(xiàn)在老師想求出帶電粒子、現(xiàn)在老師想求出帶電粒子運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板時(shí)速度的大小。看運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板時(shí)速度的大小?？凑l(shuí)能幫老師解決誰(shuí)能幫老師解決.qm解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解mqUdmdqUadv2222mqUv2解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解mqUvmvqU2212qm帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度大小取決于帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度大小取決于q/m和電壓和電壓U與兩極板間的距離無(wú)關(guān)。與兩極板間的距

2、離無(wú)關(guān)。上述問(wèn)題中，兩金屬板是平行的，兩上述問(wèn)題中，兩金屬板是平行的，兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。如果兩極板是其板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。如果兩極板是其他形狀，中間的電場(chǎng)不在均勻，上面的兩他形狀，中間的電場(chǎng)不在均勻，上面的兩種方法都適用嗎？為什么？種方法都適用嗎？為什么？ 由于靜電力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)由于靜電力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，第二種方無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，第二種方法仍適用！法仍適用！ 例題例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲：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和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子，發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的

3、小孔射出。電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔射出。電子射出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開(kāi)金屬絲時(shí)射出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開(kāi)金屬絲時(shí)的速度為零。的速度為零。V0=3107q受力情況如何？它將做什么樣的運(yùn)動(dòng)呢？受力情況如何？它將做什么樣的運(yùn)動(dòng)呢？它的運(yùn)動(dòng)與我們?cè)诹W(xué)中學(xué)過(guò)的哪種運(yùn)動(dòng)相似呢？它的運(yùn)動(dòng)與我們?cè)诹W(xué)中學(xué)過(guò)的哪種運(yùn)動(dòng)相似呢？dUL L+-Y Y Y v0 q qmdUL L+-Y Y Y v0 q qqv v類平拋運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng)1 1、受力分析：粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力、受力分析：粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力F FEq=qU/dEq=qU/d。 2 2、運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:

4、:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。豎直方向：加速度為豎直方向：加速度為 初速度為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 mdqUa 水平方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)水平方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)dUL L+-Y Y Y v0 q qqv v重力不計(jì)重力不計(jì),能否求出粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向偏能否求出粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離移的距離Y，粒子射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角度，粒子射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角度。 v v0 0vy y y水平方向：水平方向：L豎直方向：豎直方向： xvyvy離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度偏離原方向的角的離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度偏離原方向的角的正切：正切：tv020221vLmdqU0v0vLmdqU

5、200mdvqULvvytandUL L+-Y Y Y v0 q qqv v v v0 0vy y y證明：證明：帶電粒子帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)，場(chǎng)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)，就好像是初速度就好像是初速度所在所在直線的中點(diǎn)直線的中點(diǎn)沿直線沿直線離開(kāi)電場(chǎng)離開(kāi)電場(chǎng)的。的。y20221vLmdqUx=L/2200mdvqULvvytanxy第一條結(jié)論第一條結(jié)論X=L/2 例題例題2：如圖：如圖1.9-3所示，兩個(gè)相同極板所示，兩個(gè)相同極板Y與與Y的長(zhǎng)的長(zhǎng)度度L=6.0cm，相距，相距d=2cm，極板間的電壓，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，射入一個(gè)電子沿平行

6、于板面的方向射入電場(chǎng)中，射入時(shí)的速度時(shí)的速度v0=3.010 m/s。兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)。兩板間的電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，求電子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移電場(chǎng)，求電子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度和偏轉(zhuǎn)的角度。7 y=0.36m=6.80dU2L L+-Y Y Y 1+qm+-能否求出粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離能否求出粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離Y，粒子射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角度，粒子射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角度。例題例題31+qm+-dU2L L+ + + + + +- - - - - -Y Y Y y=1224dUUL122tandULU只要粒子是同種電性

7、的，經(jīng)過(guò)相只要粒子是同種電性的，經(jīng)過(guò)相同的加速電場(chǎng)加速，再經(jīng)過(guò)相同同的加速電場(chǎng)加速，再經(jīng)過(guò)相同的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。這些粒子的軌跡是的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。這些粒子的軌跡是一樣的。一樣的。第二條結(jié)論第二條結(jié)論示波器示波器電子槍：發(fā)射及加速電子電子槍：發(fā)射及加速電子偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極YYYY/ /：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號(hào)電壓）：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號(hào)電壓） XXXX/ /：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）熒光屏熒光屏工作原理：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。工作原理：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 如果在如果在YYYY之間加如圖所示的交變電壓，之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加鋸齒

8、形掃描電壓，在熒光之間加鋸齒形掃描電壓，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 EFA B CD E FABOCt1DEFt2結(jié)論：掃描電壓的周期與信結(jié)論：掃描電壓的周期與信號(hào)電壓的周期相等號(hào)電壓的周期相等, ,在屏幕上在屏幕上剛好顯示一完整的波形剛好顯示一完整的波形課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)二、利用電場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)從動(dòng)力學(xué)角度分析從動(dòng)力學(xué)角度分析從能量的角度分析從能量的角度分析類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)

9、動(dòng)粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)三、示波器構(gòu)造及原理三、示波器構(gòu)造及原理課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，哪種粒子動(dòng)能最大 （ ）哪種粒子速度最大 （ ）A質(zhì)子 B電子 C氘核 D氦核Bm,q如圖所示，二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（ ）A側(cè)移相同B偏轉(zhuǎn)角相同C到達(dá)屏上同一點(diǎn)D到達(dá)屏上不同點(diǎn)ABC如圖，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，若加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，要使電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)量y增大為原來(lái)的2倍，下

10、列方法中正確的是( )A使U1減小為原來(lái)的一半B使U2增大為原來(lái)的2倍C使偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度增大為原來(lái)2倍D使偏轉(zhuǎn)板的距離減小為原來(lái)的一半ABD質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價(jià)氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動(dòng)能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為 ，側(cè)移之比為 。 以相同的初速度垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，離開(kāi)電場(chǎng)后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為 ，側(cè)移之比為 。2:12:11:21:2如圖所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A、B的電勢(shì)差UAB100V，一個(gè)質(zhì)量為m=2.010-12kg、電量為q=5.010-8C的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。（不計(jì)粒子重力）ABVB=2103 m/s6如圖所示，在x0的空