带电粒子在电场中偏转..ppt

东平高级中学东平高级中学2012.12v0+-q类类 平平 抛抛 运运 动动处理方法：处理方法：垂直电场方向做匀速直线运动垂直电场方向做匀速直线运动垂直电场方向做匀速直线运动垂直电场方向做匀速直线运动平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动qEmg+-qd lyv0vvxvyU、2 2）加速度）加速度1 1）穿越电场的时间）穿越电场的时间3 3）偏转角）偏转角4 4）偏转的距离）偏转的距离6 6）穿越电场过程中电场力做功）穿越电场过程中电场力做功 5 5）飞离电场时的速度）飞离电场时的速度看清入射点和出看清入射点和出射点，结合草图射点，结合草图分析，不必死记分析，不必死记qEt=a=tan=w=qEy分析分析：对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则则y与与_成正比；若以相同的动能射入，成正比；若以相同的动能射入，则则y与与_成正比；若经相同的电压成正比；若经相同的电压U0加加速后射入，则速后射入，则y _，与，与m、q无关，随加无关，随加速电压的增大而速电压的增大而_，随偏转电压的增大而，随偏转电压的增大而_偏转角偏转角偏转的距离偏转的距离tan=电荷量电荷量q减小减小增大增大例例1一束电子流在经U5 000 V的加速电压加速后，在距两 极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示。若两极板间距离d1.0 cm，板长l 5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？解：解：当电子恰好从上极板的边缘处当电子恰好从上极板的边缘处飞出时飞出时,所加的电压所加的电压U最大。最大。有：有：代入数据，解得：代入数据，解得：跟踪训练跟踪训练1.如图所示，电子从负极板边缘垂直射入均强电场，恰好从正极板边缘飞出。现在若使两极板间的距离等于原来的2倍，两极板的电压保持不变，电子入射的方向和位置不变，且电子仍恰从正极板边缘飞出，则电子入射速度大小应为原来的()A /2倍 B.1/2倍 C D.2倍 B例例2.一束电子流在U1=500V的电压作用下得到一定速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的中央，如图所示。若平行板间的距离d=1cm，板长l=5cm，问至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出平行板？解：解：当电子恰好从极板的边缘处当电子恰好从极板的边缘处飞出时飞出时,所加的电压所加的电压U2最小。最小。有：有：代入数据，解得：代入数据，解得：跟踪训练跟踪训练2、如图所示,电子在电势差为U1的电场中加速后,垂直进入电势差为U2的偏转电场,在满足电子能射出的条件下,下列四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是()AU1变大、U2变大BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小DU1变小、U2变小B例例3.如图所示如图所示AB、CD为平行金属板为平行金属板,A、B两板间电势两板间电势差为差为500V,C、D始终和电源相接始终和电源相接,测的其间的场强为测的其间的场强为104V/m,一质量为一质量为2.510-24,电荷量为电荷量为810-16C的带电粒子的带电粒子(重力不计重力不计)由静止开始由静止开始,经经A、B加速后加速后穿过穿过CD发生偏转发生偏转,最后打在荧光屏上最后打在荧光屏上,已知已知C、D极极板长均为板长均为4cm,荧光屏距荧光屏距CD右端的距离为右端的距离为3cm,问问:(1)粒子带正电还是带负电粒子带正电还是带负电?因为初速度为因为初速度为0，AB间为匀强电间为匀强电场，粒子在场，粒子在AB间做匀加速直线间做匀加速直线运动运动在竖直电场中因为有水平初速在竖直电场中因为有水平初速 度度,粒子做类平抛运动粒子做类平抛运动解：解：(1)粒子带正电粒子带正电分析：分析：出电场后，因为合外力为零，粒子做匀速直线运动出电场后，因为合外力为零，粒子做匀速直线运动.(2)(2)粒子打在荧光屏上距粒子打在荧光屏上距O O点下方多远处点下方多远处?解解:加速后的速度加速后的速度水平方向水平方向:竖直方向竖直方向:由图可知由图可知 L=VL=V0 0t tV V0 0V VV Vy yy y1 1y y2 2所以所以 y=y1+y2=0.02m(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大粒子打在荧光屏上时的动能为多大?解解:所以粒子打在荧光屏上动能为所以粒子打在荧光屏上动能为:代入数据可得代入数据可得V V0 0qEy y1 1由动能定理由动能定理:V V d+-带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 lv0d-qvv0vl/2y推论推论1:带电粒子从电场中飞出时速度的反向延长线带电粒子从电场中飞出时速度的反向延长线 与与x方向的交点位于极板的中点。方向的交点位于极板的中点。推论推论2 2：质量和带电量各不相同的带电粒子质量和带电量各不相同的带电粒子,从静止从静止 出发出发,通过通过相同加速相同加速电场电场,又经过又经过相同偏转相同偏转电场电场,这些粒子的运动轨迹是同一条这些粒子的运动轨迹是同一条(偏转距离、偏转角偏转距离、偏转角 都相同，与都相同，与q q、m m无关无关)加速电场加速电场偏转电场偏转电场当堂检测答案题号123456答案 BCDDBABCAC一、偏转偏转角偏转角偏转的距离偏转的距离tan=2、氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为、氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为 .它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是开电场时，末动能最大的是A.氕核氕核 B.氘核氘核 C.氚核氚核 D.一样大一样大D4、如图所示，有三个、如图所示，有三个q、m均相同的电荷组成均相同的电荷组成的一束粒子，从极板左侧中央垂直地射入匀的一束粒子，从极板左侧中央垂直地射入匀强电场中，最后分成强电场中，最后分成a、b、c三束，三束，a刚好打刚好打在极板的中点、在极板的中点、b刚好飞出电场、刚好飞出电场、c飞出电场飞出电场的地方距下板的距离是极板间距的的地方距下板的距离是极板间距的1/4,则下则下列说法正确的是列说法正确的是A.a粒子在电场中运动的时间与粒子在电场中运动的时间与b粒子相同粒子相同B.b的初速度是的初速度是a粒子的两倍粒子的两倍C.C的初速度最大的初速度最大D.在电场中在电场中,C的动能变化最多的动能变化最多ABC5、如图所示，有一带电粒子贴着、如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入板沿水平方向射入匀强电匀强电 场，当偏转电压为场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿时，带电粒子沿轨迹轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子时，带电粒子沿沿轨迹落到轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为速度相同，则两次偏转电压之比为AU1U218 BU1U214CU1U212 DU1U211A二、先加速，再偏转U0(2(2）偏转位移）偏转位移（1 1）偏转角的正切）偏转角的正切在加速电场中，在加速电场中，强调：强调：U0为加速电压为加速电压 U为偏转电压为偏转电压 y、tan与与电电荷无关荷无关1、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的办法有场时偏转角增大，可采用的办法有A、增加带电粒子的电量、增加带电粒子的电量B、降低加速电压、降低加速电压C、提高偏转电压、提高偏转电压D、减小两平行板间的距离、减小两平行板间的距离当堂检测：当堂检测：BCD3、质子和氦核从静止开始经相同电压加速后，、质子和氦核从静止开始经相同电压加速后，又垂直于电场方向进入一匀强电场，离开偏又垂直于电场方向进入一匀强电场，离开偏转电场时，它们侧向偏移量之比和在偏转电转电场时，它们侧向偏移量之比和在偏转电场中运动的时间之比分别为场中运动的时间之比分别为A21，1 B11,1C12,21 D14,12B6、如图所示，是一个示波管工作的原理图，电子经加、如图所示，是一个示波管工作的原理图，电子经加速电压加速后以速电压加速后以 速度速度v0垂直电场方向进入偏转电场，垂直电场方向进入偏转电场，离开电场时侧移量为离开电场时侧移量为h，两平行板间的距离为，两平行板间的距离为d，电，电势差为势差为U，板长为，板长为l，每单位电压引起的侧移量，每单位电压引起的侧移量h/U叫叫做示波管的灵敏度。为了提高灵敏度，可采用下列做示波管的灵敏度。为了提高灵敏度，可采用下列哪些方法？哪些方法？A增加两板间的电势差增加两板间的电势差UB尽可能使板长尽可能使板长l做得短些做得短些C尽可能使两板间的距离尽可能使两板间的距离d减小些减小些D使电子的射入速度使电子的射入速度v0大些大些C7、质量为m=510-5kg的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央飞入板间,如图所示,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当UAB=103v时,带电粒子恰好沿中央直线穿过板间,则AB间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出.mgqE解：解：当当UAB=103v,粒子做匀速直线运粒子做匀速直线运动。动。有有U UmaxmaxU UminminmgqEU Uminmin8、如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上、如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长极板接地，它的极板长L=0.1m，两板间距离，两板间距离 d=0.4 cm，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为 m=210-6kg，电量，电量q=110-8 C，电容器电容为，电容器电容为C=10-6 F求求(1)为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的B点之内，点之内，求微粒入射速度求微粒入射速度v0范围。范围。(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？B解：解：若落在若落在B点，满足点，满足 联立联立解得解得 v01=2.5m/sL=v02t2若落在若落在o点，满足点，满足 联立联立解得解得v02=5m/sB(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？解解:若第若第n个粒子恰好不能从下极板边缘个粒子恰好不能从下极板边缘B点飞出，点飞出，满足满足L=v01t 联立联立 解得解得a=2.5m/s2mgqE