公開課1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動

1、公開課1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動2.宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等，一般都考慮重力。3.某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動狀態(tài)來判定。帶電粒子一般分為兩類1.微觀帶電粒子：如電子，質(zhì)子，粒子( )，正負(fù)離子等，帶電粒子所受重力遠(yuǎn)小于電場力，一般都不考慮重力。 (但并不能忽略質(zhì)量)一、帶電粒子在電場中的加速運(yùn)動例如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U。在板間靠近正極板附近有一質(zhì)量為m,帶正電荷q的粒子(不計(jì)重力)，它在電場力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，到達(dá)負(fù)極板的速度為多大？MNqU由動能定理可知：F例題1熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和平行金屬板

2、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0.-+U金屬絲E金屬板練習(xí)下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為U的電場加速后速度最大的是( ) A質(zhì)子 B氘核 C粒子 D鈉離子Na+ Av0水平放置一對金屬板Y、Y，板間距d，電壓U，q、m的帶電粒子從極板中央以水平速度v0射入電場。分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動。(不計(jì)粒子的重力)UL+-Y dY v0qvv二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)Fv0yv二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)vUL+-Y dY v0例題2水平放置一對金屬板Y、Y，板間距l(xiāng)=6.0cm，相距d=2cm,電壓

3、U=200V，一個電子沿平行于板面平行的方向射入電場中，射入速度v0=3.0107m/s射入電場。求電子射出電場的偏移量y和偏轉(zhuǎn)角 ?變化1：改變哪些條件可使粒子剛好從上板邊緣飛出？變化2：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？v0yvvUL+-Y dY v0變化3：讓靜止的質(zhì)子、氘核、氦核三種粒子混合流通過電場U0加速后進(jìn)入同一電場U，能否分開？L+-Y Y U0U變化4：A、B和C、D是平行金屬板，A、B間電壓U1，C、D間電壓U2，間距為d,帶正電粒子(重力不計(jì))m,q，由靜止經(jīng)AB加速后穿過CD發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在熒光屏上, CD極板長S，熒光屏距CD右端的距離

4、L, 問: 粒子打在熒光屏上距O點(diǎn)多遠(yuǎn)處? - - - - + + + + DABSLOCPyy/三、示波器原理三、示波器例5如圖所示，k級發(fā)射出電子，經(jīng)過KS之間的加速電場加速后，進(jìn)入AB的偏轉(zhuǎn)電場，AB兩板間的電壓為U2，射出電場后將射到電子屏幕上。試分析電子的整個運(yùn)動過程。 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、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。(1)電子槍部分：電源發(fā)射電子，U1加速電子。(2)偏轉(zhuǎn)電極部分：YY使電子產(chǎn)生豎直方向的偏轉(zhuǎn)，XX使電子產(chǎn)生水平方向的偏轉(zhuǎn)。(3)熒光屏部分：熒光物質(zhì)受激發(fā)會發(fā)出可見光。(1)偏轉(zhuǎn)電極YY上加穩(wěn)定的電

5、壓，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？YY出現(xiàn)亮斑(2)只在YY電極上加如圖所示的正弦規(guī)律變化的電壓Uy，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ YY亮斑移動很快，由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性上亮斑看起來就成為一條豎直的亮線。(3)在YY電極上不加電壓，在XX電極上加如圖所示Ux從U均勻變化到U的電壓，熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 加上特定的周期性變化的電壓，亮斑從一側(cè)勻速運(yùn)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。(4)在YY電極上加上左圖所示的正弦規(guī)律變化的電壓，在XX電極上加如右圖所示從U到U均勻變化的電壓，兩電壓同時開始，周期相同，在熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 練習(xí)：如圖所示，由靜止開始被電場(加速電壓為U1)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L，板間距離為d、兩板間電壓為U2，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。若粒子不能飛出兩板，試計(jì)算粒子在U2電場中運(yùn)動的水平距離。 U1dLU2q分析：設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，經(jīng)電壓U1加速后速度為v1。由動能定理有:帶電粒子以初速度v1平行于兩正對的平行金屬板從兩板正中間射入后，若能飛出偏轉(zhuǎn)電場，在電場中運(yùn)動時間為t，則： 帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動時的加速度： 由動能定理可知：帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電