带电粒子在电场中的运动之偏转

1、物理 教科版定向移动 1带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场场(2)运动性质运动性质: 运动运动(3)处理方法：分处理方法：分 解解 成成 相相 互互 垂垂 直直 的的 两两 个个 方方 向向 上上 的的 . ，类似于，类似于 。(4)运动规律：运动规律：沿初速度方向做沿初速度方向做 运动，运动，沿电场力方向，做沿电场力方向，做 运动。运动。匀变速曲线直线运动平拋运动匀速直线匀加速直线匀加速直线带电粒子在电场中的重力问题特别提醒特别提醒(1)(1)基本粒子基本粒子：(2)(2)带电颗粒带电颗

2、粒：如电子、质子、如电子、质子、粒子、离子等除有粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力考虑重力( (但并不忽略质量但并不忽略质量) )如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力能忽略重力带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移n【例1】质量为 m、电荷量为q 的带电粒子以初速V0 沿垂直于电场的方向

3、，进入长为 l、间距为d 、电压为U 的平行金属板间的匀强电场中，粒子将做匀变速曲线运动，如图所示，若不计粒子重力，求 n（1）粒子离开电场时的侧移距离 ；n（2）粒子离开电场时的偏转角 的正切。Udlqv0y带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转mFamqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022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有关有关带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与

4、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0tanvvydmvqUl20 L L122202242dULUvLmdqUy22201tan2qU LLUmdvdU拓展拓展1 1、 加速和偏转一体加速和偏转一体+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0-qmyO20121mvqU dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lx例2】如图所示，k级发射出电子，经过KS之间的加速电场加速后，进入AB间的偏转电场，AB两板间的电压为U2，射出电场后将射到电子屏幕上。求电子打在屏幕上时的偏移距

5、离Y。 电子在加速电场中加速，由动能定理得在偏转电场中有dmqUmFa2粒子离开偏转电场时的侧移距离 dULULqUmdmqUaty1222122422121电子离开电场时沿电场方向的速度为 t avydULUvvxy122tan设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为 则tan Ly dULULLyyY122) 2(所以又解析解析 20121mvqU 0vLt 示波器的原理示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。的电子仪器。2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成

6、，管内抽成真空。荧光屏组成，管内抽成真空。产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移示波器的原理示波器的原理使电子沿使电子沿y方向方向偏移偏移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，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy xxUKx 2 2）、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，

7、使YY的电势比的电势比Y Y高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移示波器的原理示波器的原理yyUKy yyUKy xxUKx yyUKy xxUKx 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，同时在时在XXXX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光，在荧光屏上会看到什么图形？屏上会看到什么图形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt2示波器的原理示波器的原理xxUKx yyUKy 考点带电粒子在交变电场中的运动 甲 乙 例3如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初

8、速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示(每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求：解析解析 解析解析 2Ly 时0032UUU即2Lym根据三角形相似得322LLLyYmm所以cmyYmm153cmYSm302所以04UULy 由知（2）解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法 1 1分析时从两条思路出发：一是力和分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动运动的关系，根据牛

9、顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系学规律分析；二是功能关系 2 2此类题型一般有三种情况：一是粒子此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动做单向直线运动( (一般用牛顿运动定律或一般用牛顿运动定律或动能定理求解动能定理求解) )， 二是粒子做往返运动二是粒子做往返运动 ( (一般分段研究一般分段研究) )， 三是粒子做偏转运动三是粒子做偏转运动( (一般根据交变电场的特点分段研究一般根据交变电场的特点分段研究) ) 拓展提高如图所示，是一个匀强电场的电场强度随时间变化的图象，在这个匀强电场中有一个带电粒子，在t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则电场力的作用和带电粒子的

10、运动情况是（）A带电粒子将在电场中做有往复但总体上看不断向前的运动。B1秒末释放的粒子，将在电场中一直往复运动。C1.5秒末释放的粒子，将在电场中一直往复运动。D3s末带电粒子回到原出发点。A带电粒子将在电场中做有往复带电粒子将在电场中做有往复但总体上看不断向前的运动。但总体上看不断向前的运动。B如果如果1秒末释放粒子，粒子将秒末释放粒子，粒子将在电场中一直往复运动。在电场中一直往复运动。C 如果如果1.5秒末释放粒子，粒子秒末释放粒子，粒子将在电场中一直往复运动。将在电场中一直往复运动。D 3s末带电粒子回到原出发点。末带电粒子回到原出发点。如图（如图（a a）所示，两平行正对的金属板）所示

11、，两平行正对的金属板A A、B B间加有如图（间加有如图（b b）所示的交变电）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P P处。若在处。若在t t0 0时刻释放该粒子，粒子会时而向时刻释放该粒子，粒子会时而向A A板运动，时而向板运动，时而向B B板运动，并最终打在板运动，并最终打在A A板上。则板上。则t t0 0可能属于的时间段是可能属于的时间段是( )( )PtUABUO-UOOT/2TAB图图(a)图图(b)004Tt0324TTt034TtT098TTtBACD跟踪训练跟踪训练 v0 v0 0 0 0 v10 0 v100 0 vv10 0 带正电粒子先加速向带正电粒子先加速向B B板运动、板运动、再减速运动至零；再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，最终打在如此反复运动，最终打在B板上，所以板上，所以A , D错误错误。解 题 方 法 与 指 导解 题