带电粒子在电场中的运动郁精.ppt

《带电粒子在电场中的运动郁精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在电场中的运动郁精.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、带电粒子在电场中的运动郁第1页，本讲稿共39页第2页，本讲稿共39页、动力学方法：、动力学方法：一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速A AB BU Ud dE E+F Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：初速度初速度不为不为零零呢？呢？只适用于只适用于匀匀强电场强电场第3页，本讲稿共39页2 2、动能定理：、动能定理：A AB BU Ud dE E+v由动能定理：由动能定理：也适用于也适用于非匀非匀强电场强电场一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速第4页，本讲稿共39页1 1、下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U U的

2、电场加速的电场加速后，后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （）哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （）A A、质子、质子 B B、电子、电子C C、氘核、氘核 D D、氦核、氦核 例与练例与练与与电量电量成正比成正比与与比荷平方根比荷平方根成正比成正比第5页，本讲稿共39页2 2、如图所示，如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的两块平行金是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为属板，质量为mm、电量为、电量为+q+q的带电粒子，以的带电粒子，以极小的初极小的初速度速度由小孔进入电场，当由小孔进入电场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子到时，粒子到达达N N板的速度为板的速度为v

3、，如果要使这个带电粒子到达，如果要使这个带电粒子到达N N板板的速度为的速度为2 2v ，则下述方法能满足要求的是（，则下述方法能满足要求的是（）A A、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为2U 2U B B、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为4U 4U C C、使、使MM、N N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D D、使、使MM、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 例与练例与练MMN NU Ud d+v与与电压平方电压平方根根成正比成正比第6页，本讲稿共39页3 3、如图如图MM、N N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，是在真空中竖直放置的两块平行金属板

4、，质量为质量为mm电量为电量为-q-q的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度V V0 0由小孔进由小孔进入电场，当入电场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子刚好能到达时，粒子刚好能到达N N板，如果要使这个带电粒子能够到达板，如果要使这个带电粒子能够到达MM、N N两板间两板间距的距的1/21/2处返回，则下述方法能满足要求的是（处返回，则下述方法能满足要求的是（）A A、使初速度减半、使初速度减半B B、使、使MM、N N间电压加倍间电压加倍C C、使、使MM、N N间电压提高间电压提高4 4倍倍D D、使初速度和、使初速度和MM、N N间电压都加倍间电压都加倍例与练例与练MMN

5、 NU Ud d-v0第7页，本讲稿共39页4 4、如图所示的电场中有如图所示的电场中有A A、B B两点，两点，A A、B B的电势差的电势差U UABAB100V100V，一个质量为，一个质量为m=2.010m=2.010-12-12kgkg、电量为电量为q=-q=-5.0105.010-8-8C C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.010=3.0103 3m/sm/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子到达点，求粒子到达B B点时的速率。（不计点时的速率。（不计粒子重力）粒子重力）例与练例与练A A-v0B Bq为为负负第8页，本讲稿共39页5 5、如图所示，如图所

6、示，如图所示，如图所示，A A A A、B B B B为平行金属板电容器，两板间的距为平行金属板电容器，两板间的距为平行金属板电容器，两板间的距为平行金属板电容器，两板间的距离为离为离为离为d d d d，在，在，在，在A A A A板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为h h h h的的的的P P P P处，有一静处，有一静处，有一静处，有一静止的、质量为止的、质量为止的、质量为止的、质量为mmmm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为+q+q+q+q的液滴由静止开始自由的液滴由静止开始自由的液滴由静止开始自由的液滴由静止开始自由落下，若要

7、使液滴不落在落下，若要使液滴不落在落下，若要使液滴不落在落下，若要使液滴不落在B B B B板上，两板间场强至少为板上，两板间场强至少为板上，两板间场强至少为板上，两板间场强至少为多大？两板间的电压多大？两板间的电压多大？两板间的电压多大？两板间的电压U UU U至少为多大？至少为多大？至少为多大？至少为多大？例与练例与练mgmgmgmgqEqE对全过程由动能定理：对全过程由动能定理：第9页，本讲稿共39页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0q、m第10页，本讲稿共39页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0q、

8、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移第11页，本讲稿共39页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转类平抛运动类平抛运动与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关第12页，本讲稿共39页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关类平抛运动类平抛运动第13页，本讲稿共39页6 6、质量为质量为质量为质量为mmmm、带电量为、带电量为、带电量为、带

9、电量为q q q q的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中线垂直从中线垂直从中线垂直从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为偏转角正切为偏转角正切为偏转角正切为0.50.50.50.5，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（）A A A A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒

10、子离开、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 B B B B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为后的偏转角正切为后的偏转角正切为后的偏转角正切为0.250.250.250.25 C C C C、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来

11、的2 2 2 2倍，则粒子离开倍，则粒子离开倍，则粒子离开倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 D D D D、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的2 2 2 2倍，则粒子离倍，则粒子离倍，则粒子离倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25例与练例与练偏转角正切与偏转角正切与比比荷成正比荷成正比偏转角正切与偏转角正切与初初动能成反比动能

12、成反比偏转角正切与偏转角正切与电电压成正比压成正比第14页，本讲稿共39页7 7、质子、质子(质量为质量为mm、电量为、电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子(质质量为量为4m4m、电量为、电量为2e)2e)以相同的以相同的初动能初动能垂直射垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为转角正切之比为 ，侧移之比为，侧移之比为 。例与练例与练与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比第15页，本讲稿共39页8 8、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（转电场，如图所示

13、。则由此可判断（）A A、b b和和c c同时飞离电场同时飞离电场 B B、在、在b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上刚好打在下极板上 C C、进入电场时，、进入电场时，c c速度最大，速度最大，a速度最小速度最小 DD、c c的动能增量最小，的动能增量最小，a和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 例与练例与练第16页，本讲稿共39页析与解析与解第17页，本讲稿共39页9 9、如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止开始的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为加速，然后射入电势差为U U2 2的两块平行极板间的电场中，的两块平行极板间

14、的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角一定能使电子的偏转角 变大的是变大的是 （）A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 DD、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小例与练例与练第18页，本讲稿共39页析与解析与解对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正

15、切公式：对偏转过程由偏转角正切公式：与粒子的与粒子的电量电量q q、质量质量mm无关无关第19页，本讲稿共39页1010、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 DD、到达屏上不同点、到达屏上不同点例与练例与练与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关第20页，本讲稿共39页11111111

16、、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线中点沿直线中点沿直线离开电场的。离开电场的。离开电场的。离开电场的。例与练例与练x第21页，本讲稿共39页1212、如图所示，有一电子、如图所示，有一电子(电量为电量为e e、质量为、质量为m)m)经电压经电压U U0 0加速后，沿平行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中心线进中心线进

17、入两板，入两板，A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L，A A、B B板板间电压为间电压为U U，屏，屏CDCD足够大，距离足够大，距离A A、B B板右边缘板右边缘2L2L，ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中心且与屏的中心且与屏CDCD垂垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。例与练例与练第22页，本讲稿共39页析与解析与解电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：第23页，本讲稿共39页1313、质量为质量为110110-

18、25-25kgkg、电量为、电量为110110-16-16C C的的带电粒子以带电粒子以2102106 6m/sm/s速度从水平放置的平行金速度从水平放置的平行金属板属板A A、B B中央沿水平方向飞入板间，如图所中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长示。已知板长L L10cm10cm，间距，间距d d2cm2cm，当，当ABAB间电压在间电压在 范围内时，此带电粒子能范围内时，此带电粒子能从板间飞出。从板间飞出。例与练例与练v0+-第24页，本讲稿共39页v0+-析与解析与解对偏转过程由偏转角正切公式：对偏转过程由偏转角正切公式：或对偏转过程由侧移公式：或对偏转过程由侧移公式：第25页，

19、本讲稿共39页1414、初速度为、初速度为2102107 7m/sm/s的的电子沿平行金属板电子沿平行金属板间的中心线射入板中，板长为间的中心线射入板中，板长为30cm30cm，相距为，相距为4cm4cm，在两板间加上如图所示的，在两板间加上如图所示的正弦交变电压正弦交变电压。已知电子的质量为已知电子的质量为9 91010-31-31KgKg，电量为，电量为1.61.61010-19-19C C，不计电子重力，求：要使所有的，不计电子重力，求：要使所有的电子都能离开电场，图中电压的最大值电子都能离开电场，图中电压的最大值U U0 0需满足需满足什么条件？什么条件？例与练例与练第26页，本讲稿共

20、39页可认为在可认为在t t时间内时间内电场电场不变不变设电子在两板间的运动时间为设电子在两板间的运动时间为t设电子在偏转电压为设电子在偏转电压为U U0 0时进入板间时进入板间析与解析与解第27页，本讲稿共39页带电粒子在带电粒子在交变电场交变电场中的运动中的运动 在两个相互平行的金属板间加在两个相互平行的金属板间加交变电压交变电压时，在两板间时，在两板间便可获得便可获得交变电场交变电场。此类电场从空间看是匀强电场，即。此类电场从空间看是匀强电场，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度的大小、方向同一时刻，电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同；从时间上看是变化的，即电场强度的大小、都相同

21、；从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间变化。方向都可随时间变化。研究带电粒子在这种交变电场中的运动，研究带电粒子在这种交变电场中的运动，关键是关键是根据电场变化的特点，正确地判断粒子的运动情况。根据电场变化的特点，正确地判断粒子的运动情况。当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化的当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化的周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。小小 结结第28页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理产生产生高速高速飞行飞行的的电子束电子束待显示待显示的电的电压信号压信号锯齿形锯齿形扫描扫描电压电压使电子沿使

22、电子沿Y Y方方向向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方方向向偏移偏移第29页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移第30页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使YY的电势比的电势比Y Y高，电子将打高，电子将打在荧

23、光屏的什么位置？在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移第31页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，电高，电子将打在荧光屏的什么位置？子将打在荧光屏的什么位置？如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之之间加间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，电子将打高，电子将打在荧光屏的什么位置？在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方向方向向里向里偏移偏移第32页，本讲稿

24、共39页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之之间加间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，电子将打高，电子将打在荧光屏的什么位置？在荧光屏的什么位置？如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势比的电势比X X高，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方向方向向外向外偏移偏移第33页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但

25、在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会看到，在荧光屏上会看到什么图形？什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移第34页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会看，在荧光屏上会看到什么图形？到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移第35页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所

26、示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同，同时在时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高高，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏，沿偏，沿X X方方向向向里向里偏偏第36页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方方向向

27、向下向下偏，沿偏，沿X X方方向向向里向里偏偏第37页，本讲稿共39页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势比的电势比X X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向外向外偏偏第38页，本讲稿共39页设电子进入设电子进入ABAB板时的初速度为板时的初速度为v0 0设电子在偏转电压为设电子在偏转电压为U U0 0时进入时进入ABAB板间板间析与解析与解第39页，本讲稿共39页