带电粒子在电场中的运动-(示波器的演示是动态的)

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，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，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情况：受到恒定的电场力受力情况：做匀变速运动qUm+_带电粒子的加速d1、受力分析:水平向右的电场力F＝qE=qU/dF2、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。解法一运用运动学知识求解mqUdmdqUadv2222mqUv2解法二运用动能定理知识求解mqUvmvqU2212粒子加速后的速度只与加速电压有关一、带电粒子的加速思考题如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！所以例1meUvmveU2212解：由动能定理，得代入数值得：v=3.0×107m/s结论：由于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。如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：()A.两板间距越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关AC强化练习ld+-------------++++++++++++Uv0q、m二.带电粒子在电场中的偏转ld+-------------++++++++++++Uv0q、mF+vv0vyyθ偏转角侧移二.带电粒子在电场中的偏转试根据类平抛运动的知识，推导偏移量y和偏转角θ1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力F＝qE=qU/d。2.运动规律分析:作类平抛运动。x方向：匀速直线运动Y方向：加速度为的匀加速直线运动。mdqUavv0vyφ3.x方向L4.y方向xvyvy5、离开电场时的偏转角的正切：tv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvytanv0v++++++yvyF------v0YdUY′qL结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动y20221vLmdqUtan200mdvqULvvy=0.36cm8.6强化练习LmqUv102122202242dULUvLmdqUy22201tan2qULLUmdvdU三、加速和偏转一体++++++------φv0vy+_U1U2v0-qmyφO?一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后，又垂直进入一个电压为U2的偏转电场，经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图示.试分析带电粒子的运动情况(不计粒子的重力).v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL加速偏转匀速瞬时速度是联系两个过程的桥梁?一个电荷量为-q质量为m的带电粒子，由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后，又垂直进入一个电压为U2的偏转电场，经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图示.求:(1)出偏转电场时的偏移距离y；(2)出偏转电场时的偏转角；(3)打在荧光屏上时的偏移距离Y.v0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYLθv0++++++------U2dlvyθvy_+U1-qmv0OYL201mv21qU经加速电场U1加速后:经偏转电场U2偏转后:(1)偏移距离y:dmvqlU20222y(2)偏转角:θdmvqlU202tan(3)偏移距离Y:tan)L2(lY+dUlU122dUlU1224四、示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。2.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。产生高速飞行的电子束使电子沿x方向偏移四、示波器的原理使电子沿y方向偏移YY’XX’-+--+-若金属板水平放置电子将竖直偏转若金属板竖直放置电子将水平偏转偏转电极的放置方式已知：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׳。122tandUlULly+2'tanLlydUlU+2'212221)2(2'kUULldUly+偏移量与YY׳偏转电极的电压U2成正比3.原理原理（１）ＹＹ′的作用：被电子枪加速后在ＹＹ′的电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向偏移：UlLdmvqlyyy)2(2021++若信号电压tUumsin则tyymsin如果在XX’之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？YY’X’y′随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线X示波器图象UXt扫描电压（２）ＸＸ′的作用：同理可得亮斑在水平方向偏移随加在ＸＸ′上的电压而变化，若所加的电压为特定的周期性变化电压则亮斑在水平方向来回运动－－扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线．示波器图象YY’X’X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？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与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随时间变化的稳定图象XYY’X’UXt示波器图象课堂小结：一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大（）哪种粒子速度最大（）A、质子B、电子C、氘核D、氦核强化练习mqUv2qUmvEk221DBe/m1840e/me/2m2e/4m2、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0=3.0×103m/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）A-v0BABABqUW2022121mvmvWAB202vmqUvAB+sm/10232022121mvmvqUABq为负强化练习3、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为0.5，则下列说法中正确的是A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25dmvqUl20tan√√√强化练习4、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为，侧移之比为。tandmvqUl20dmvqUly2022与电量成正比与电量成正比1:21:2强化练习5、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（）A、b和c同时飞离电场B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上C、进入电场时，c速度最大，a速度最小D、离开电场时，c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大强化练习析与解dmvqUly2022bcyy而bcvv000vlt又bayyball而bavv00qEyWEkkckbkaEEEbctt221aty又batt7、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）A、U1变大、U2变大B、U1变小、U2变大C、U1变大、U2变小D、U1变小、U2变小强化练习20121mvqU1202qUmvdmvleU202tan析与解对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式：dUlU122与粒子的电量q、质量m无关dUlUy12248、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）A、侧移相同B、偏转角相同C、到达屏上同一点D、到达屏上不同点ydUlU1224与粒子的电量q、质量m无关强化练习7、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）A、U1变大、U2变大B、U1变小、U2变大C、U1变大、U2变小D、U1变小、U2变小强化练习20121mvqU1202qUmvdmvleU202tan析与解对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式：dUlU122与粒子的电量q、质量m无关dUlUy12248、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）A、侧移相同B、偏转角相同C、到达屏上同一点D、到达屏上不同点ydUlU1224与粒子的电量q、质量m无关强化练习9、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。θdmvqUly2022dmvqUl20tantanyxdmvqUldmvqUl2020222lx强化练习10、质量为1×10-25kg、电量为1×10-16C的带电粒子以2×106m/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L＝10cm，间距d＝2cm，当AB间电压在范围内时，此带电粒子能从板间飞出。v0+++++-----强化练习v0+++++-----θ2d2/ltanlddmvqUl202220qldmvUV160析与解对偏转过程由偏转角正切公式：2/2/ld或对偏转过程由侧移公式：ydmvqUl20222d2220qldmvUV160在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α粒子的电性相同，带电量之比为1:2，质量之比为1:4，则到达B点时，它们的速度大小之比为多少？QAB121241122121mqmqvv解：质子和α粒子从A到B运动过程中，分别应用动能定理得211121vmUqAB①②222221vmUqAB联立①②两式可解出它们到达B点时的速度大小之比为··例5：练习一：A板的电势UA＝0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则()A.若电子是在t＝0时刻进入的，它将一直向B板运动B.若电子是在t＝T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上C.若电子是在t＝3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上D.若电子是在t＝T/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动t/sUB/v0U0-U0BAAB在平行金