2013-2014学年高三物理复习课件：带电粒子在电场中的运动.ppt

9 带电粒子在电场中的运动 1.了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒 子做匀变速运动。 2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的 运动。 3.知道示波管的主要构造和工作原理。 如电子，质子，粒子，正负离子等。这些粒子 所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。 （但并不能忽略质量） 带电的基本粒子： 一、带电粒子的加速：（不计重力） 如图所示，在真空中有一对 平行金属板，由于接上电池组而 带电，两板间的电势差为U.若一 个质量为m，带正电荷q的粒子， 在静电力作用下由静止开始从正 极板向负极板运动，计算它到达 负极板时的速度。 q U d E U d F q U d E U d F 静电力做的功 设带电粒子到达负极板的速率为v 由动能定理可知 得： 例1.炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板 之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后 ，从金属板的小孔穿出。求电子穿出时的速度有多大 ？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。(电子荷质比 取1.81011C/kg) 解：由动能定理知 解得： 二、带电粒子的偏转：（不计重力） + + + + + + + + + - - - - - - - - - v0 + q.m d l F y + v v0 vy 1.运动状态分析： 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行 板产生的匀强电场时，若只受电场力作用，则带电粒子 做匀变速曲线运动。 2.偏转问题的分析处理方法： （类似平抛运动分析方法） （1）沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动； （2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。 类平抛运动 与粒子比荷q/m成正比 与粒子初速度v0的平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 与粒子比荷q/m成正比 与粒子初速度v0 的平方成反比 与电场的属性U、l、d有关 实验演示带电粒子在电场中的偏转 电子枪 偏转电极 -+ 荧光屏 Y Y XX Y Y X X 三、示波管的原理： （1）电子枪：发射并加速电子。 （2）偏转电极：YY使电子束竖直偏转；XX使电子束 水平偏转。 （3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发 光。 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？ Y Y X YY随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧 光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线。 X 示波器图象 同理可得亮斑在水平方向的偏移随加在上的电压而变化 ，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向 来回运动扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为 一条水平的亮线。 UX t 扫描电压 示波器图象 Y Y XX 如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加 锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？ X Y O A B C D E F A B C D E F A B O C t1 D E F t2 Uy Ux 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。 X Y Y X UX t 示波器图象 O 1.如图所示P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板 附近有一电子由静止开始向Q 板运动，关于电子到达Q板 时的速率，下列说法正确的是：（ ） A.两板间距离越大，加速时间越长， 获得的速率就越大 B.两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大 C.与两板间距离无关，仅与加速电压U有关 D.以上说法都不正确 C 2.如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初 速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作 用，则下列说法正确的是（ ） A.它们通过加速电场所需的时间相等 B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等 C.它们通过加速电场过程中动量的增量相等 D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等 BD 3带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅在电场力作 用下发生偏转，在这一过程中带电粒子的（ ） A电势能增加，动能减小 B电势能减小，动能增加 C机械能保持不变 D电势能的减小大于机械能的增加 B 4.带电粒子从静止出发经过电压为U1的电场加速后，垂直 进入电压为U2的偏转匀强电场，当粒子离开偏转电场时偏移 距离为y，要使y增大为原来的2倍，可供选用的方法是 （ ） A.使U1减小为原来的1/2 B.使U2增大为原来的2倍 C.使偏转电场极板长度增大为原来的2倍 D.使偏转电场极板间的距离减小为原来的l/2 ABD 5.如图所示，水平平行金属板A、B间距为d，带电质点质 量为m，电荷量为q，当质点以速率v从两极板中央水平飞 入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给 A、B两极加一电压U，则恰好从上板边缘飞出，那么所加 电压U= . 一、利用电场使带