1、ks5u精品課件新人教版物理選修3-11.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判定ks5u精品課件電場(chǎng)中的帶電粒子：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比在小得多，除非有說明的以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明的以外，一般都要考慮重力。ks5u精品課件一. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速E1用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析用動(dòng)能定理分析（加速電壓）ks5u精品課件根據(jù)動(dòng)能定理：qU = mv2/2或根據(jù)牛頓定律：a = F/m = qU/dm和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：v2 =2ad得2

2、qUmv = 粒子加速后的速度只與加速電壓有關(guān)此式也適用于不是勻強(qiáng)電場(chǎng)的情況一. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速例題1：右圖所示，兩平行金屬板間加一電壓U，有一帶正電荷q、質(zhì)量為m的帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下以初速v0開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)。則（1）帶電粒子在電場(chǎng)中作什么運(yùn)動(dòng)？（2）粒子穿出負(fù)極板時(shí)的速度多大？（3）粒子穿出負(fù)極板后做什么運(yùn)動(dòng)？ks5u精品課件一般用“動(dòng)能定理”求解分析：對(duì)于粒子來說，一般有mgF，故可忽略。(1)帶電粒子在電場(chǎng)中以加速度a=F/m=qU/md做勻加 速直線運(yùn)動(dòng)。(2)由v2-vo2=2ad 解得：或：由動(dòng)能定理qU=mv2/2-mv02/2解得： U1+v0v練習(xí)1電

3、子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時(shí)速度為v，保持兩板間電壓不變則 ( )A當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v也增大B當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v增大C當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng)ks5u精品課件練習(xí)1：兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖183所示，OAh，此電子具有的初動(dòng)能是 ( )A BedUh C D ks5u精品課件 如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距為d，電勢(shì)差為U，初速為v0試求：（1）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)問t。（2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度。（3

4、）粒子受力情況分析。（4）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。（5）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度。（6）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小。（7）粒子在離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度(用三角函數(shù)表示）ks5u精品課件ks5u精品課件對(duì)粒子偏角的討論1.若不同的粒子是從靜止經(jīng)過同一電場(chǎng)加速電壓加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由動(dòng)能定理有偏角大小與粒子q,m無關(guān),即都相同2.將粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度反向延長(zhǎng),交原運(yùn)動(dòng)方向于O點(diǎn),O點(diǎn)距電場(chǎng)邊緣距離為x,則粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí),好像從極板間l/2處沿直線射出似的ks5u精品課件對(duì)偏移公式的討論對(duì)于不同的帶電粒子（2）若以相同的動(dòng)能射入，（3）若經(jīng)相同電壓U0加速后射入，則y

5、與 q m無關(guān),隨加速電壓的增大而減小，隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大。（1）若以相同的速度射入則yq/m則yqks5u精品課件對(duì)偏移公式的討論對(duì)于不同的帶電粒子（2）若以相同的動(dòng)能射入，（3）若經(jīng)相同電壓U0加速后射入，則y與 q m無關(guān),隨加速電壓的增大而減小，隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大。（1）若以相同的速度射入則yq/m則yqks5u精品課件例：離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)離子，從靜止 經(jīng)加速電壓U 1 加速后，獲得速度 v0 ，并沿垂直于電場(chǎng)線方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以速度離開電場(chǎng)，已知平行板長(zhǎng)為，兩板間距離為d， 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間、加速度、速度

6、 的大??； 2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí) 的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。 l+-u1dv0 求：ks5u精品課件思考題：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場(chǎng)由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能是否相同？通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，它們是否會(huì)分為三股？請(qǐng)說明理由。答案：通過加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能Ek=qU,加速電壓相同，二價(jià)氦離子電荷量最大，所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定，所以三種粒子不可能分開為三股。ks5u精品課件一束電子流經(jīng) U=5000V 的電壓加速后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若兩板

7、間距 d=1.0cm，板長(zhǎng) l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)板之間的電壓最多能加多少？三、示波器的原理示波器是一種用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。ks5u精品課件ks5u精品課件（1）電子槍部分：E電源作用是使金屬絲變熱發(fā)射出電子，U1電源作用是使發(fā)射出的電子在真空中被加速，獲得很大的速度從金屬板的小孔穿出。（2）偏轉(zhuǎn)電極部分：YY/平行金屬板為豎直方向偏轉(zhuǎn)電極即使平行金屬板入射的電子產(chǎn)生豎直方向的偏轉(zhuǎn)，XX/平行金屬為水平方向偏轉(zhuǎn)電極即使平行金屬板入射的電子產(chǎn)生水平方向的偏轉(zhuǎn)。（3）熒光屏部分：玻璃屏

8、上涂有熒光物質(zhì)。高速電子打到熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)受激發(fā)后會(huì)發(fā)出可見光，電子本身并不能發(fā)光，從屏上觀察亮點(diǎn)，可知打到屏上電子的偏移情況。ks5u精品課件已知：U1、l、YY偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d 、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏向角正切值tan及打到屏上電子的偏移量y。偏移量與YY偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比ks5u精品課件若兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子束將打在熒光屏的中心UytO電子在極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間極短，可認(rèn)為此瞬間極板間電壓不變ks5u精品課件若兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子束將打在熒光屏的中心UxtO要想增加X軸方向掃描線的寬度，怎么辦？ks5u精品課件UxtO滿足什么條件才能得到穩(wěn)定正確的波形？UytOTT2TT/2T掃=NT顯示出的信號(hào)完整波形個(gè)數(shù)由什么決定？N 如圖是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY、水平偏轉(zhuǎn)電極XX和熒光屏組成，電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，若亮點(diǎn)很快移動(dòng)，由于視覺暫留原因，能在熒光屏上看到一條亮線。 ks5u精品課件（1）如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上如圖所示的電壓Uy=Umsint，在熒光屏圖上畫出所觀察到的亮線的形狀（設(shè)T很?。?）如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上圖所示電壓，試在圖上畫出所觀察到的亮線的形狀。（3）如果在YY和XX上同時(shí)加上上述電壓，試在圖上畫出所觀察到的亮線的