第九节带电粒子在电场中的运动演示文稿

第九节带电粒子在电场中的运动演示文稿当前1页，总共43页。优选第九节带电粒子在电场中的运动当前2页，总共43页。用动力学方法：由牛顿第二定律：由运动学公式：当前3页，总共43页。用能量的方法：由动能定理：当前4页，总共43页。一、带电粒子在电场中的加速例题2.如图所示，在点电荷+Q的电场中有P、Q两点，将质子和α粒子分别从P点释放，粒子只在电场力作用下到达Q点时，求它们的速度大小之比？想一想：此题也能用例题１的两种不同解法吗？为什么？APQ⊕当前5页，总共43页。abc例题3.

如图所示，a、b、c表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为，，。一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面b时的速率为vb，则它经过等势面c处时的速率为（）A.B.C.D.解析:

电荷从a到b，由动能定理有电荷从b到c，由动能定理有C当前6页，总共43页。一、带电粒子在电场中的直线运动1、动力学方法2、能量的角度：当前7页，总共43页。关于重力是否考虑的问题1、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况2、题目未明确的情况下:a:基本粒子(如电子、质子、离子等)重力一般忽略.b:带电颗粒(如液滴、尘埃、小球等)重力一般不能忽略.当前8页，总共43页。1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，

哪种粒子获得的动能最大（）哪种粒子获得的速度最大（）

A、质子B、电子

C、氘核D、氦核

例与练与电量成正比与比荷平方根成正比当前9页，总共43页。2、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+q的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v

，则下述方法能满足要求的是（）

A、使M、N间电压增加为2U

B、使M、N间电压增加为4U

C、使M、N间电压不变，距离减半

D、使M、N间电压不变，距离加倍例与练MNUd+v与电压平方根成正比当前10页，总共43页。3、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m电量为-q的带电粒子，以初速度V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能够到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能满足要求的是（）

A、使初速度减半

B、使M、N间电压加倍

C、使M、N间电压提高4倍

D、使初速度和M、N间电压都加倍例与练MNUd-v0当前11页，总共43页。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为负当前12页，总共43页。5、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：当前13页，总共43页。第九节带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的偏转当前14页，总共43页。带电粒子在电场中的偏转问题：如图所示，在真空中放置一对金属板,把两板接到电源上，于是两板间出现匀强电场，现有一个带电粒子以垂直于电场方向的速度射入电场。试分析粒子在电场中的运动情况。--------+++++++++q、m+v0

ldU当前15页，总共43页。二、带电粒子在匀强电场中的偏转

ld+-----------+++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角侧移当前16页，总共43页。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有关当前17页，总共43页。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有关类平抛运动当前18页，总共43页。例题1.两个相同极板Y与的长度，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ

。解：电子在垂直于板面方向的加速度电子在极板间运动的时间t

①②电子垂直于极板方向的偏移距离y③由①②③得：电子出极板时在垂直于极板方向的速度④偏转的角度θ⑤代入得当前19页，总共43页。1.质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为0.5，则下列说法中正确的是（）

A、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0.25B、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0.25C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25例与练偏转角正切与比荷成正比偏转角正切与初动能成反比偏转角正切与电压成正比当前20页，总共43页。例题2.有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进入两块间距为d，长度为l的平行金属板间，板间电压为U，求电荷的偏移量y和偏转角θ

。v0U0ldU解：设电荷进入偏转电场时速度大小为V0，则①电荷在偏转电场中加速度为a②电荷在偏转电场中运动时间为t③偏移量：④注:

不同的带电粒子被同一电场加速后进入偏转电场,运动情景一样！当前21页，总共43页。2.如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。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θ变大的是（）A、U1变大、U2变大B、U1变小、U2变大C、U1变大、U2变小D、U1变小、U2变小例与练当前22页，总共43页。

3.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，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）

A、侧移相同

B、偏转角相同

C、到达屏上同一点

D、到达屏上不同点例与练与粒子的电量q、质量m无关当前23页，总共43页。第九节带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的偏转当前24页，总共43页。二、带电粒子在匀强电场中的偏转-+dF⒈基本关系初速度方向电场线方向⒉导出关系侧位移速度偏角⒊几个推论MM是粒子沿极板方向的中点当前25页，总共43页。

例题1.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中点沿直线离开电场的。

θx当前26页，总共43页。例题2.

如图，水平放置的两平行金属板，板长为l、板间距为d，一束电子以v0的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板L、宽D的荧光屏上（荧光屏中点在两板中垂线上）。⑴电子飞入两板前所经历的加速电场的电压多大？⑵为了使电子能射至荧光屏上，求图中D应满足的条件？⑶为了使电子能射至荧光屏上，求偏转电压UAB的范围？Lv0lD解：⑴设加速电压为U1，则⑵电子的最大偏移量为d/2vO得：AB⑶电子达到荧光屏边缘，对应的偏转电压最大。当前27页，总共43页。例题3.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？当前28页，总共43页。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时进入板间析与解当前29页，总共43页。

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。小结当前30页，总共43页。1.三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（）

A、b和c同时飞离电场

B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上

C、进入电场时，c速度最大，a速度最小

D、c的动能增量最小，

a和b的动能增量一样大

例与练当前31页，总共43页。析与解当前32页，总共43页。第九节带电粒子在电场中的运动示波管的原理当前33页，总共43页。示波器的原理示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。核心部件：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。示波管电子枪部分：偏转电极部分：荧光屏部分：发射出电子使电子沿两方向偏转电子使荧光物质受激而发光当前34页，总共43页。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方向向上偏移当前35页，总共43页。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方向向下偏移当前36页，总共43页。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方向向里偏移当前37页，总共43页。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