第2课时++带电粒子在电场中的运动.ppt

第4课时 带电粒子在电场中的运动;2.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中, 不考虑重力时,则带电粒子在电场中将做类平抛运动,如图1 所示. 图1 (2)类平抛运动的一般处理方法:将粒子的运动分解为沿初速 度方向的 运动和沿电场力方向 运动. 根据 的知识就可解决有关问题.; (3)基本公式 运动时间t= (板长为l,板间距离为d,板间电压为U) 加速度 离开电场的偏转量 偏转角 3.示波器 示波器是用来观察电信号随时间变化的情况,其核心部件是 示波管,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图2所示.;图2 (1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线传播,打在荧光屏 ,在那里产生一个亮斑. (2)YY′上加的是待显示的 .XX′上是机器自身的锯齿形电压,叫做 .若所加扫描电压和信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象.;热点聚焦; 电场中,同一带电粒子所受电场力处处是恒力;在非匀强电场 中,同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能 不同. (2)是否考虑重力要依据情况而定. 基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的 暗示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量). 带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确暗 示外,一般都不能忽略重力. 3.带电粒子在电场中偏转的讨论 图3;在图3中,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U,若粒子飞离偏转电场时的偏距为y,偏转角为θ,则tanθ= . 带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点.所以侧移距离也可表示为 y= tanθ,所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样. 若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则qU0= mv02,即y= ,tanθ= = .由以上讨论可知,粒子的偏转角和偏距与粒子的q、m无关,仅决定于加速电场和偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的.;热点二 示波管 示波管是由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′ 和荧光屏组成的,电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮 点.若亮点很快移动,由于视觉暂留效应,能在荧光屏上看到 一条亮线. (1)如图4所示,如果只在偏转电极YY′上加上如图5甲所示 Uy=Umsinωt的电压,荧光屏上亮点的偏移也将按正弦规律变 化,即y′=ymsinωt,并在荧光屏上观察到的亮线的形状为图 6A(设偏转电压频率较高). (2)如果只在偏转电极XX′上加上如图5乙所示的电压,在荧 光屏上观察到的亮线的形状为图6B(设偏转电压频率较高).; 图4 图5;图6 (3)如果在偏转电极YY′加上图5甲所示的电压,同时在偏转电极XX′上加上图5乙所示的电压,在荧光屏上观察到的亮线的形状为图6C(设偏转电压频率较高).;题型探究;图7 (1)在YY′电极上加100 V电压,Y接正,XX′电极不加电压.在图中荧光屏上标出亮斑的大体位置A.计算出OA的距离. (2)在YY′电极上加100 V电压,Y接正;XX′电极上加100 V电压, X接正.在图中荧光屏上标出亮斑的大体位置B.计算出OB的距离.;思维导图 解析 (1)如题图所示,电子经过加速电压U0后获得速度为v0,由动能定理得U0e= mv02 电子以v0速度进入偏转电压为U1的偏转电场,将做类平抛运动,设加速度为a1,则有 设偏转角度为θ1,tanθ1=;(2)电子在竖直方向总偏转量不变,仍为Y,但在水平方向有偏转量,设总偏移为X,同理有;方法提炼 带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同:先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速,直线还是曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法: (1)采用运动和力的观点:牛顿第二定律和运动学知识求解; (2)用能量转化的观点:动能定理和功能关系求解.;变式练习1 示波器的示意图如图8所示,金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场.电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上.设加速电压U1=1 640 V,偏转极板长l=4 cm,偏转板间距d=1 cm,当电子加