《带电粒子在电场中的运动加入动画幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在电场中的运动加入动画幻灯片（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,带电粒子在电场中的运动,一、预备知识：,（一）动能定理 1.内容 2.公式,（二）平抛运动 1.研究方法 2.运动规律,（三）电场力做功 1.匀强电场恒力 2.任何电场,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,电场中的带电粒子一般可分为两类：,1、带电的基本粒子：如电子，质子，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。,带电粒子在匀强电场中运动状态：,匀变速直线运动加速、减速,匀变速曲线运动偏转,1.平衡
2、（F合=0）,2.匀变速运动 （F合0）,静止,匀速直线运动,可能是,、动力学方法：,一、带电粒子在电场中的加速,U,d,E,F,v,由牛顿第二定律：,由运动学公式：,初速度不为零呢？,只适用于匀强电场,2、动能定理：,U,d,E,v,由动能定理：,也适用于非匀强电场,一、带电粒子在电场中的加速,4、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB100V，一个质量为m=2.010-12kg、电量为q=-5.010-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）,例与练,q为负,1、如图所示，A、B为平行金属板电容器，两板间的距离
3、为d，在A板的缺口的正上方距离为h的P处，有一静止的、质量为m、带电量为+q的液滴由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B板上，两板间场强至少为多大？两板间的电压U至少为多大？,例与练,mg,mg,qE,对全过程由动能定理：,二、带电粒子的偏转,如图所示，在真空中有一对平行金属板A、B，板间距离为d，板长为L,两板间加以电压 U。现有一质量为m、电量为+q的,粒子以初速度vo垂直场强方向射入电场。,求：（1）粒子在电场中的运动时间 （2）粒子射出电场时速度的偏向角tg=？： （3）粒子射出电场时的侧向位移 y=？,二、带电粒子在匀强电场中的偏转,d,U,v0,q、m,二、带电粒子在匀强电场中的偏
4、转,d,U,v0,q、m,F,v,v0,vy,y,偏转角,侧移,二、带电粒子在匀强电场中的偏转,类平抛运动,与粒子比荷q/m成正比,与粒子初速度v0平方成反比,与电场的属性U、l、d有关,二、带电粒子在匀强电场中的偏转,与粒子比荷q/m成正比,与粒子初速度v0平方成反比,与电场的属性U、l、d有关,类平抛运动,2、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。,例与练,x,结论1: 带电粒子沿两极板等分平面进入板间匀强电场,经电场偏转飞出电场时就好象是从电场中心射出来一样,与带电粒子、偏转电压及两极板间距等均无关。,带电粒子在电场中的偏转 (1).
5、运动状态:匀变速曲线运动(轨迹为抛物线) (2).研究方法:运动的合成和分解(类平抛运动) (3).相关公式:,(1)加速度:,(2)运动时间:,(3)离开电场时的竖直偏移量:,(4)速度的偏转角度:,(5)位移的偏转角度:,v0,vy,y,+,_,三、 先加速再偏转,结论2: 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距离和偏转角度总是相同的。即它们的运动轨迹是重合的。,粒子的筛选 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，它们是否会分为三股？请说明理由。,12、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m
6、)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L， A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。,例与练,四、 先加速再偏转，再匀速,析与解,电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：,对加速过程由动能定理：,13、质量为110-25kg、电量为110-16C的带电粒子以2106m/s速度从水平放置的平行金属板A、B中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L10cm，间距d2cm，当AB间电压在 范围内时，此带电粒子能从板间飞出。,例与练,v0,+ + + + +
7、,- - - - -,v0,+ + + + +,- - - - -,析与解,对偏转过程由偏转角正切公式：,或对偏转过程由侧移公式：,交变电场是指随时间周期性变化的电场。,在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板间便可获得交变电场。,此类电场从空间看是匀强电场，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同；从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间变化。,当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化的周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。,五、带电粒子在交变电场的运动,带电粒子在电场中的直线运动,分析方法： 图解法（周期性变化的电场） 确定研究对象，受力分析， 状态分析
8、画出v-t、 a-t图,例、平行板间加如图1（a）所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况。描述粒子运动的速度图象,F=Eq=U0q/d,F=ma,a= U0q/md,若电子是在 t0时刻进入的,周期性运动,T,t / s,U/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t / s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,若电子是在t T/4时刻进入的,v / m/s,周期性,T,t / s,U/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t
9、/ s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,若电子是在t T/8时刻进入的,v / m/s,周期性,例、平行板间加如图1（a）所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况。描述粒子运动的速度图象,14、初速度为2107m/s的电子沿平行金属板间的中心线射入板中，板长为30cm，相距为4cm，在两板间加上如图所示的正弦交变电压。已知电子的质量为910-31Kg，电量为1.610-19C，不计电子重力，求：要使所有的电子都能离开电场，图中电压的最大值U0需满足什么
10、条件？,例与练,可认为在t时间内电场不变,设电子在两板间的运动时间为t,设电子在偏转电压为U0时进入板间,析与解,三、示波管的原理,产生高速飞行的电子束,待显示的电压信号,锯齿形扫描电压,使电子沿Y方向偏移,使电子沿x方向偏移,三、示波管的原理,1、如果在电极XX之间不加电压，而在YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？,电子沿Y方向向上偏移,三、示波管的原理,1、如果在电极XX之间不加电压，而在YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？,电子沿Y方向向下偏移,三、示波管的原理,1、如果在电极XX之间不加电压，但在YY之间加不变电压，使Y的电势
11、比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？,如果在电极 YY之间不加电压，但在XX之间加不变电压，使X的电势比X高，电子将打在荧光屏的什么位置？,电子沿X方向向里偏移,三、示波管的原理,1、如果在电极XX之间不加电压，但在YY之间加不变电压，使Y的电势比Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？,如果在电极 YY之间不加电压，但在XX之间加不变电压，使X的电势比X高，电子将打在荧光屏的什么位置？,电子沿X方向向外偏移,三、示波管的原理,2、如果在电极XX之间不加电压，但在YY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？,0tt1电子沿Y方向向上偏移,三、示波管的原理,2、如果在电极XX之间不加电压，
12、但在YY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？,t1tt2电子沿Y方向向下偏移,三、示波管的原理,3、如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加不变电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？,0tt1电子沿Y方向向上偏，沿X方向向里偏,三、示波管的原理,3、如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加不变电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？,t1tt2电子沿Y方向向下偏，沿X方向向里偏,三、示波管的原理,3、如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加不变电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？,电子沿Y方向向上向下偏，沿
13、X方向向外偏,三、示波管的原理,4、如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？,X,Y,O,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,A,B,O,C,t1,D,E,F,t2,15、如图所示的示波管，如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加如图所示的锯齿形电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？,例与练,15、如图所示的示波管，如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加如图所示的锯齿形电压，使X的电势比X高，在荧光屏上会看到什么图形？,例与练,X,Y,O,0tt1,t1tt2,16、真空室中电极K发出电子（初速不计），经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中，板长L，相距为d，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B板的电势高于A板的电势，已知电子的质量为m，带电量为e，不计电子重力，求： （1）电子进入AB板时的初速度； （2）要使所有的电子都能离开AB板，图乙中电压的最大值U0需满足什么条件？ （3）在荧光屏上 会看到什么图形？,例与练,设电子进入AB板时的初速度为v0,设电子在偏转电压为U0时进入AB板间,析与解,
