带电粒子在电场中的运动课件

带电粒子在电场中的运动课件第一页，共三十六页，2022年，8月28日3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。第二页，共三十六页，2022年，8月28日带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动—加速、减速匀变速曲线运动—偏转1.平衡（F合=0）2.匀变速运动（F合≠0）静止匀速直线运动可能是第三页，共三十六页，2022年，8月28日１、动力学方法：一、带电粒子在电场中的加速ABUdE+Fv由牛顿第二定律：由运动学公式：初速度不为零呢？只适用于匀强电场第四页，共三十六页，2022年，8月28日2、动能定理：ABUdE+v由动能定理：也适用于非匀强电场一、带电粒子在电场中的加速第五页，共三十六页，2022年，8月28日4、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）例与练A-v0Bq为负第六页，共三十六页，2022年，8月28日1、如图所示，A、B为平行金属板电容器，两板间的距离为d，在A板的缺口的正上方距离为h的P处，有一静止的、质量为m、带电量为+q的液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B板上，两板间场强至少为多大？两板间的电压U至少为多大？

例与练mgmgqE对全过程由动能定理：第七页，共三十六页，2022年，8月28日二、带电粒子的偏转如图所示，在真空中有一对平行金属板A、B，板间距离为d，板长为L,两板间加以电压U。现有一质量为m、电量为+q的粒子以初速度vo垂直场强方向射入电场。求：（1）粒子在电场中的运动时间（2）粒子射出电场时速度的偏向角tgΦ=？：（3）粒子射出电场时的侧向位移y=？

第八页，共三十六页，2022年，8月28日二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+-----------+++++++++++Uv0q、m第九页，共三十六页，2022年，8月28日二、带电粒子在匀强电场中的偏转ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角侧移第十页，共三十六页，2022年，8月28日二、带电粒子在匀强电场中的偏转类平抛运动与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关第十一页，共三十六页，2022年，8月28日二、带电粒子在匀强电场中的偏转与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0平方成反比与电场的属性U、l、d有关类平抛运动第十二页，共三十六页，2022年，8月28日粒子在偏转电场做类平抛运动的

运动规律

(1)垂直场强方向,速度vx=v0,位移x=v0t

(2)沿电场力方向:速度vy=at=偏转位移

(3)偏转角度

第十三页，共三十六页，2022年，8月28日重要的结论1、以相同初速度进入同一偏转电场的带电粒子，偏转位移y和偏转角θ，与比荷q/m成正比2、以相同初动能进入同一偏转电场的带电粒子，不管m是否相同，则偏转位移y和偏转角θ，与所带电荷量q成正比3、带电粒子从偏转电场中射出时的速度方向的反向延长线，平分带电粒子沿初速度方向的位移第十四页，共三十六页，2022年，8月28日2、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水平位移的中点出发沿直线离开电场的。

例与练θx第十五页，共三十六页，2022年，8月28日++++++------θvv0vyy+_U1U2v0L-qm三、先加速再偏转第十六页，共三十六页，2022年，8月28日结论4、不同的带电粒子经同一加速电场（即加速电压相同），和偏转电场，则偏转位移y和偏转角θ都相同第十七页，共三十六页，2022年，8月28日12、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L，A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。例与练四、先加速再偏转，再匀速第十八页，共三十六页，2022年，8月28日析与解电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：θ对加速过程由动能定理：第十九页，共三十六页，2022年，8月28日13、质量为1×10-25kg、电量为1×10-16C的带电粒子以2×106m/s速度从水平放置的平行金属板A、B中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L＝10cm，间距d＝2cm，当AB间电压在

范围内时，此带电粒子能从板间飞出。例与练v0+++++-----第二十页，共三十六页，2022年，8月28日v0+++++-----θ析与解对偏转过程由侧移公式：第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日14、初速度为2×107m/s的电子沿平行金属板间的中心线射入板中，板长为30cm，相距为4cm，在两板间加上如图所示的正弦交变电压。已知电子的质量为9×10-31Kg，电量为1.6×10-19C，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U0需满足什么条件？例与练第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日可认为在t时间内电场不变设电子在两板间的运动时间为t设电子在偏转电压为U0时进入板间析与解第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日

带电粒子在交变电场中的运动在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板间便可获得交变电场。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、方向都相同；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。研究带电粒子在这种交变电场中的运动，关键是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周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。小结第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理产生高速飞行的电子束待显示的电压信号锯齿形扫描电压使电子沿Y方向偏移使电子沿x方向偏移第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在电极XX’之间不加电压，而在YY’之间加不变电压，使Y的电势比Y’高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿Y方向向上偏移第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在电极XX’之间不加电压，而在YY’之间加不变电压，使Y’的电势比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿Y方向向下偏移第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加不变电压，使Y的电势比Y’高，电子将打在荧光屏的什么位置？如果在电极YY’之间不加电压，但在XX’之间加不变电压，使X的电势比X’高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿X方向向里偏移第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加不变电压，使Y的电势比Y’高，电子将打在荧光屏的什么位置？如果在电极YY’之间不加电压，但在XX’之间加不变电压，使X’的电势比X高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿X方向向外偏移第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理2、如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？0<t<t1电子沿Y方向向上偏移第三十页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理2、如果在电极XX’之间不加电压，但在YY’之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？t1<t<t2电子沿Y方向向下偏移第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加不变电压，使X的电势比X’高，在荧光屏上会看到什么图形？0<t<t1电子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加不变电压，使X的电势比X’高，在荧光屏上会看到什么图形？t1<t<t2电子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压，同时在XX’之间加不变电压，使X’的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？电子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏第三十四页，共三十六页，2022年，8月28日三、示波管的原理4、如果在YY’之间加如图所示的交变电压，