1.9带电粒子在电场中的运动题库.ppt

1.9带电粒子在电场中的运动 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 研究对象分析 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。 如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力） q U m + _ d 一. 带电粒子在电场中的加速 解法一运用运动学知识求解 解法二运用动能定理求解 1受力分析: 水平向右的电场力 F＝Eq=qU/d 2运动分析: 初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。 加速电压 1.非匀强电场中, 如何计算？ 2.若带正电粒子以V0从负板向正板运动，分析 粒子运动情况 明确粒子V，a的变化情况 3.若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场， 离子的运动情况如何？ 思考 结论：电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。 U L + + + + + + - - - - - - d 如图所示，在真空中水平放置一对金属板，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。(不计粒子的重力) v0 q 二. 带电粒子在电场中的偏转 1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力F＝Eq=qU/d。 2.运动分析:粒子作类平抛运动。 v x方向：匀速直线运动 Y方向：加速度为a=qU/md匀加速直线运动 v0 vy v v0 vy Φ 3.x方向　 4. y方向 5、离开电场时的偏转角 U L + + + + + + - - - - - - d v0 q y F 对偏移公式的讨论 对于不同的带电粒子 （2）若以相同的动能射入， （3）若经相同电压U0加速后射入 y与 q m无关,随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。 （1）若以相同的速度射入, 则y∝q/m 则y∝q 思考题： 让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。 答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。 三、示波器 示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。 （1）电子枪部分：E电源作用是使金属丝变热发射出电子，U1电源作用是使发射出的电子在真空中被加速，获得很大的速度从金属板的小孔穿出。 （2）偏转电极部分：YY/平行金属板为竖直方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生竖直方向的偏转，XX/平行金属为水平方向偏转电极即使平行金属板入射的电子产生水平方向的偏转。 （3）荧光屏部分：玻璃屏上涂有荧光物质。高速电子打到荧光物质，荧光物质受激发后会发出可见光，电子本身并不能发光，从屏上观察亮点，可知打到屏上电子的偏移情况。 已知：U1、l、YY?偏转电极的电压U2、板间距d 、板端到荧光屏的距离L。 求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值tanφ及打到屏上电子的偏移量y。 若两偏转电极间都不加偏转电压，则电子束将打在荧光屏的中心 Uy t O 电子在极板间运动的时间极短，可认为此瞬间极板间电压不变 若两偏转电极间都不加偏转电压，则电子束将打在荧光屏的中心 Ux t O