帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、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)來判定電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，α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，除非有說明或明確的暗示以外，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。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)—加速、減速勻變速曲線運(yùn)動(dòng)—偏轉(zhuǎn)1.平衡（F合=0）2.勻變速運(yùn)動(dòng)（F合≠0）靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)可能是第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日１、動(dòng)力學(xué)方法：一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、動(dòng)能定理：ABUdE+v由動(dòng)能定理：也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日4、如圖所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A、B的電勢(shì)差UAB＝100V，一個(gè)質(zhì)量為m=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。（不計(jì)粒子重力）例與練A-v0Bq為負(fù)第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、如圖所示，A、B為平行金屬板電容器，兩板間的距離為d，在A板的缺口的正上方距離為h的P處，有一靜止的、質(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴由靜止開始自由落下，若要使液滴不落在B板上，兩板間場(chǎng)強(qiáng)至少為多大？?jī)砂彘g的電壓U至少為多大？

例與練mgmgqE對(duì)全過程由動(dòng)能定理：第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如圖所示，在真空中有一對(duì)平行金屬板A、B，板間距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間加以電壓U。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子以初速度vo垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入電場(chǎng)。求：（1）粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間（2）粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的偏向角tgΦ=？：（3）粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向位移y=？

第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)ld+-----------+++++++++++Uv0q、m第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)ld+-----------+++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏轉(zhuǎn)角側(cè)移第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)類平拋運(yùn)動(dòng)與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)與粒子比荷q/m成正比與粒子初速度v0平方成反比與電場(chǎng)的屬性U、l、d有關(guān)類平拋運(yùn)動(dòng)第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)的

運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(1)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向,速度vx=v0,位移x=v0t

(2)沿電場(chǎng)力方向:速度vy=at=偏轉(zhuǎn)位移

(3)偏轉(zhuǎn)角度

第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日重要的結(jié)論1、以相同初速度進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的帶電粒子，偏轉(zhuǎn)位移y和偏轉(zhuǎn)角θ，與比荷q/m成正比2、以相同初動(dòng)能進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的帶電粒子，不管m是否相同，則偏轉(zhuǎn)位移y和偏轉(zhuǎn)角θ，與所帶電荷量q成正比3、帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)的速度方向的反向延長(zhǎng)線，平分帶電粒子沿初速度方向的位移第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、試證明：帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)就好象是從水平位移的中點(diǎn)出發(fā)沿直線離開電場(chǎng)的。

例與練θx第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日++++++------θvv0vyy+_U1U2v0L-qm三、先加速再偏轉(zhuǎn)第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日結(jié)論4、不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)（即加速電壓相同），和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則偏轉(zhuǎn)位移y和偏轉(zhuǎn)角θ都相同第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日12、如圖所示，有一電子(電量為e、質(zhì)量為m)經(jīng)電壓U0加速后，沿平行金屬板A、B中心線進(jìn)入兩板，A、B板間距為d、長(zhǎng)度為L(zhǎng)，A、B板間電壓為U，屏CD足夠大，距離A、B板右邊緣2L，AB板的中心線過屏CD的中心且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。例與練四、先加速再偏轉(zhuǎn)，再勻速第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日析與解電子離開電場(chǎng)，就好象從中點(diǎn)沿直線離開的：θ對(duì)加速過程由動(dòng)能定理：第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日13、質(zhì)量為1×10-25kg、電量為1×10-16C的帶電粒子以2×106m/s速度從水平放置的平行金屬板A、B中央沿水平方向飛入板間，如圖所示。已知板長(zhǎng)L＝10cm，間距d＝2cm，當(dāng)AB間電壓在

范圍內(nèi)時(shí)，此帶電粒子能從板間飛出。例與練v0+++++-----第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日v0+++++-----θ析與解對(duì)偏轉(zhuǎn)過程由側(cè)移公式：第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日14、初速度為2×107m/s的電子沿平行金屬板間的中心線射入板中，板長(zhǎng)為30cm，相距為4cm，在兩板間加上如圖所示的正弦交變電壓。已知電子的質(zhì)量為9×10-31Kg，電量為1.6×10-19C，不計(jì)電子重力，求：要使所有的電子都能離開電場(chǎng)，圖中電壓的最大值U0需滿足什么條件？例與練第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日可認(rèn)為在t時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)不變?cè)O(shè)電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U0時(shí)進(jìn)入板間析與解第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)相互平行的金屬板間加交變電壓時(shí)，在兩板間便可獲得交變電場(chǎng)。此類電場(chǎng)從空間看是勻強(qiáng)電場(chǎng)，即同一時(shí)刻，電場(chǎng)中各個(gè)位置處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向都相同；從時(shí)間上看是變化的，即電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向都可隨時(shí)間變化。研究帶電粒子在這種交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵是根據(jù)電場(chǎng)變化的特點(diǎn)，正確地判斷粒子的運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)帶電粒子通過電場(chǎng)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期時(shí)，可認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向都不變。小結(jié)第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理產(chǎn)生高速飛行的電子束待顯示的電壓信號(hào)鋸齒形掃描電壓使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向上偏移第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在電極XX’之間不加電壓，而在YY’之間加不變電壓，使Y’的電勢(shì)比Y高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向里偏移第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理1、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加不變電壓，使Y的電勢(shì)比Y’高，電子將打在熒光屏的什么位置？如果在電極YY’之間不加電壓，但在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢(shì)比X高，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿X方向向外偏移第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理2、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏移第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理2、如果在電極XX’之間不加電壓，但在YY’之間加如圖所示的交變電壓，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏移第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0<t<t1電子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X的電勢(shì)比X’高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t1<t<t2電子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理3、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，同時(shí)在XX’之間加不變電壓，使X’的電勢(shì)比X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿Y方向向上向下偏，沿X方向向外偏第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、示波管的原理4、如果在YY’之間加如圖所示的交變電壓，