选修带电粒子在电场中的运动.pptx

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1、会计学1选修带电粒子在电场中的运动选修带电粒子在电场中的运动如如图图所所示示，在在真真空空中中有有一一对对平平行行金金属属板板，两两板板间间加加以以电电压压U U。两两板板间间有有一一带带正正电电荷荷q q的的带带电电粒粒子子。它它在在电电场场力力的的作作用用下下，由由静静止止开开始始从从正正极极板板向向负负极极板板运运动动，到到达达负负板板时时的的速速度度有有多多大？大？(不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力）qUm+_带带电电粒粒子子的的加加速速 d d一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速F F第1页/共27页解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解解法二运用动能定理求解解法二运用动能

2、定理求解第2页/共27页所所以以如图所示,从灯丝逸出的电子,其速度可以认为是零,那么电子通过A板小孔时的动能为 eV,通过B板小孔时的动能为 eV,打到C板时的动能为 eVOABC45V30V454515加速 匀速 减速第3页/共27页如如图图所所示示，在在真真空空中中水水平平放放置置一一对对金金属属板板Y Y和和Y Y，板板间间距距离离为为d d。在在两两板板间间加加以以电电压压U U，一一电电荷荷量量为为+q+q，质质量量为为mm的的带带电电粒粒子子从从极极板板中中央央以以水水平平速速度度v v0 0射射入入电电场场。试试分分析析带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运动情况。运动情况。(不

3、计粒子的重力不计粒子的重力)二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转1 1、受力分析：、受力分析：2 2、运动规律分析、运动规律分析:F FEq=qU/dEq=qU/d粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。UL L+-YdY Y v0 q q第4页/共27页x x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向：方向：初速度为零的初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动离开电场时的偏转角：离开电场时的偏转角：离开电场时偏移量：离开电场时偏移量：L LU+-YdY Y v0 q qyv vv v0 0vy第5页/共27页推推论论:粒粒子子从从偏偏转转电电场场中中射射出出时时,其其速速度度反反向向延延长长线

4、线与与初初速速度度方方向向交交一一点点,此此点点平平分分沿沿初初速速度度方方向的位移。向的位移。第6页/共27页第7页/共27页解解:电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动度为零的匀加速直线运动.加速度：加速度：偏移距离：偏移距离：偏移角度：偏移角度：第8页/共27页 如图所示如图所示,相距为相距为d长度为长度为l的平行板的平行板AB加上电加上电压后压后,可在可在A、B之间的空间中产生电场之间的空间中产生电场,在在A、B左端距左端距AB等距离处的等距离处的O点点,有一电量为有一电量为+q质量为质量为m的粒子以初速度的粒子以初速度V0沿水平方

5、向沿水平方向(与与A、B板平行板平行)射入射入.不计重力不计重力,要使此粒子能从要使此粒子能从C处射出处射出,则则A、B间的电压应为间的电压应为()A.B.C.D.A AVo+-dABOC第9页/共27页 让质子、让质子、的混合物沿着与电场垂的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的()A.初速度初速度 B.初动能初动能C.初动量初动量 D.质量质量B B第10页/共27页如如图图所所示示，在在真真空空中中竖竖直直放放置置一一对对金金属属板板x x和和x x,加加电电压压U

6、 U1 1;水水平平放放置置一一对对金金属属板板Y Y和和Y Y，板板间间距距离离为为d d。加加电电压压U U2 2，一一电电荷荷量量为为-q-q质质量量为为mm的的带带电电粒粒子子从从x x极极板板由由静静止止出出发发。试试分分析析带带电电粒粒子子的的运运动情况。动情况。(不计粒子的重力不计粒子的重力)+-+_U1U2-qm三、三、加速和偏转一体加速和偏转一体L Lv0v加速偏转第11页/共27页三、三、加速和偏转一体加速和偏转一体+-+_U1U2v-qmL Lv0加速偏转电荷经加速电场加速后进入偏转电场通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度第12页/共27页 如图所示如图所示,初速度

7、为零的初速度为零的粒子和粒子和电子在电电子在电势差为势差为U1的电场中加速后的电场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的条件在满足电子能射出偏转电场的条件下下,正确的说法是正确的说法是()A.粒子的偏转量大于电子的偏转量粒子的偏转量大于电子的偏转量 B.粒子的偏转量小于电子的偏转量粒子的偏转量小于电子的偏转量 C.粒子的偏转角大于电子的偏转角粒子的偏转角大于电子的偏转角 D.粒子的偏转角等于电子的偏转角粒子的偏转角等于电子的偏转角D DU2U1带电粒子的偏移量由系统决定带电粒子的偏移量由系统决定,而与粒子的质量、电荷量无关而与粒子的质量、

8、电荷量无关第13页/共27页四、示波器四、示波器 1 1、作用作用：观察电信号随时间变化的情况：观察电信号随时间变化的情况2 2、组成组成：示波管（内部是真空的）、电：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成。子枪、偏转电极和荧光屏组成。电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX第14页/共27页电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX1.如果在电极XX之间不加电压,但在YY之间加不变的电压,使Y的电势比Y高(有时说这种情况是”Y正、Y负”),电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置?第15页/共27页电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX1.如果在YY 之间不加

9、电压,而在XX之间加不变的电压,(X正、X负),电子将打在荧光屏的什么位置?第16页/共27页电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX2.如果在XX 之间不加电压,而在YY之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？Uyt第17页/共27页电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX3.如果YY之间的电压仍然如图所示，而在XX 之间加不变的电压(X正、X负”),在荧光屏会看到什么图形？Uxt第18页/共27页电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX3.如果YY之间的电压仍然如图所示，而在XX 之间加不变的电压(X负、X正),在荧光屏会看到什么图形？Uyt第19页/共27页电子枪

10、偏转电极-+荧光屏YYXXYYXX3.如果YY之间的电压仍然如图所示，而在XX 之间所加的电压按图所示,在荧光屏会看到什么图形？UytUXtt2t2第20页/共27页如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象电子枪偏转电极-+荧光屏YYXXYYXXUXt第21页/共27页 三个粒子在同一地点沿同一方向垂直三个粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入同一偏转电场飞入同一偏转电场,出现了如图所示的轨迹出现了如图所示的轨迹,由此可以判断由此可以判断()A.在在b飞离电场的同时飞离电场的同时,a刚好打在其极板上刚好打在其极板上B.b和

11、和c同时飞离电场同时飞离电场C.进入电场时进入电场时,c的速度最大的速度最大,a的速度最小的速度最小D.动能的增加值动能的增加值c最小最小,a和和b一样大一样大ACDACDabc第22页/共27页 如图所示如图所示,两极板与电源相连接两极板与电源相连接,电子从电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且且恰好从正极板边缘飞出恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速现在使电子射入速度变为原来的两倍度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射而电子仍从原来位置射入入,且仍从正极板边缘飞出且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离则两极板间距离就变为原来的就变为原来的()A.2倍

12、倍 B.4倍倍 C.倍倍 D.倍倍C CUVo第23页/共27页 如图所示如图所示,初速度为零的电子在电势差初速度为零的电子在电势差为为U1的电场中加速后的电场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的在满足电子能射出偏转电场的条件下条件下,下列四种情况中下列四种情况中,一定能使电子的偏一定能使电子的偏转角度变大的是转角度变大的是()A.U1变大变大,U2变大变大 B.U1变小变小,U2变大变大 C.U1变大变大,U2变小变小 D.U1变小变小,U2变小变小B BU2U1第24页/共27页 一束电子流在经一束电子流在经U=5000V的加速电压

13、的加速电压加速后加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场间的匀强电场,如图所示如图所示,若两板间距若两板间距d=1.0 cm,板长板长l=5.0cm,那么那么,要使电子能从平行要使电子能从平行板间飞出板间飞出,两个极板上最多能加多大电压两个极板上最多能加多大电压.Udl偏转电压越高,偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出.即这时偏转量最大等于d/2,所加电压为最大值.第25页/共27页设偏转极板长为设偏转极板长为l=1.6cm,两板间的距离为两板间的距离为d=0.50cm,偏转板的右端距屏偏转板的右端距屏L=3.2cm,若带粒若带粒子的质量为子的质量为1.6X10-10kg,以以20m/s的初速度垂直的初速度垂直电场方向进入偏转电场电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是两偏转板间的电压是8.0X103V,若带电粒子打到屏上的点距原射入方若带电粒子打到屏上的点距原射入方向的距离是向的距离是2.0cm,求这带电粒子所带电荷量求这带电粒子所带电荷量(不不计空气阻力和重力计空气阻力和重力).V02.0cmylL偏转匀速直线运动V1l/2第26页/共27页