第一章-第11讲带电粒子在电场中的运动课件

第一章

静电场第11讲带电粒子在电场中的运动会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中加速和偏转的有关问题.知道示波管的主要构造和工作原理．目标定位栏目索引一、带电粒子的加速二、带电粒子的偏转三、示波管的原理对点检测 自查自纠一、带电粒子的加速如图1所示，初速度为零、质量为m、带电荷量为q的带正电粒子，由静止开始从正极板通过电势差为U的电场到达负极板，求其速度时可根据qU

＝

mv2，得v＝

.图1知识梳理答案【深度思考】(1)若上述粒子从两极板的中点由静止开始运动到负极板，则粒子到达负极板的速度是多少？(2)若上述粒子以速度v0从正极板运动到负极板，其速度又是多少？答案，相距典例精析例

1

如图

2

所示，

M

和

N

是匀强电场中的两个等势面为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是(

C

)图2总结提升解析答案针对训练1如图3所示，P和Q为两平行金属板，两极板间电压为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(C

)A.两极板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大

B.两极板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大

C.与两极板间距离无关，仅与加速电压U有关D.以上说法都不正确图3答案返回知识梳理如图4甲所示，质量为m、电荷量为q的粒子，以初速度v0垂直于电场方向进入两平行板间场强为

E

的匀强电场，极板间距离为

d

，两极板间电势差为U，板长为l.二、带电粒子的偏转图4＝

的匀加速直线1.运动性质沿初速度方向：做速度为

v0

的匀速直线

运动.沿电场力方向：做初速度为零

，加速度为a＝运动..2.运动规律偏转距离：由t＝

，a＝偏转角度：因为vy

＝at＝，所以y＝

at2＝，所以tan

θ＝

＝.答案3.结论如图乙所示，粒子射出电场时速度方向的反向延长线过水平位移的中点，即粒子就像是从极板间处射出的一样.【深度思考】质子

和α粒子

由静止经同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场，它们离开偏转电场时偏移量相同吗？为什么？答案

相同.若加速电场的电压为U0，有即偏移量与m、q均无关.答案典例精析例

2

一束电子流在经

U

＝

5

000 V

的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图5所示.若两板间距离d＝1.0

cm，板长l＝5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？图5解析答案针对训练2

装置如例2.如果质子经同一加速电压加速(U＝5

000V，但加速电场方向与例2相反，如图6)，从同一位置垂直进入同一匀强电场(d

＝

1.0

cm

，l

＝

5.0

cm)，偏转电压U

′＝

400

V.质子能飞出电场吗？如果能，偏移量是多大？图6返回解析答案总结提升三、示波管的原理知识梳理1.构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏

组成，如图7所示.图7答案2.原理(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压.(2)灯丝被电源加热后，发射热电子，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在Y偏转电极板上加一个信号电压，在X偏转电极板上加一周期相同的扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象.答案【深度思考】示波管荧光屏上的亮线是怎样产生的？所加的扫描电压和信号电压的周期要满足什么条件才能得到待测信号在一个周期内的稳定图象？答案

电子打在荧光屏上将出现一个亮点，若电子打在荧光屏上的位置快速移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线.所加的扫描电压和信号电压的周期相等才能得到待测信号在一个周期内的稳定图象.答案典例精析例3

示波管的内部结构如图8

甲所示.

如果在偏转电极XX

′、YY

′

之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心.如果在偏转电极XX′之间和YY′之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形.则(

)图8若XX′和YY′分别加电压(3)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形若XX′和YY′分别加电压(4)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形C.若XX′和YY′分别加电压(3)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形D.若XX′和YY′分别加电压(4)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形返回解析答案对点检测 自查自纠1

2

3

41.(带电粒子的直线运动)(多选)如图9所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则()A.当增大两板间距离时，v增大

B.当减小两板间距离时，v增大

C.当改变两板间距离时，v不变D.当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大图9解析答案1

2

3

42.(带电粒子的偏转)如图10所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为(A.U1∶U2＝1∶8C.U1∶U2＝1∶2A

)B.U1∶U2＝1∶4D.U1∶U2＝1∶1图10解析答案1

2

3

43.(对示波管原理的认识)如图11是示波管的原理图.它由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空.给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点.图111

2

3

4A.极板X应带正电

C.极板Y应带正电B.极板X′应带正电

D.极板Y′应带正电(1)带电粒子在

Ⅰ

区域是加速的，在

Ⅱ

区域是偏转的.(2)如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的(

AC

)答案1

2

3

44.(带电粒子的偏转)如图12为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线

KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.图121

2

3

4(1)求电子穿过A板时速度的大小；解析答案1

2

3

4(2)求电子从偏转电场中射出时的偏移量；解析

电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加