2013-2014学年高三物理复习课件：带电粒子在电场中的运动

9带电粒子在电场中的运动1.了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动。3.知道示波管的主要构造和工作原理。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，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）带电的基本粒子：一、带电粒子的加速：（不计重力）如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U.若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。qUdEUdFqUdEUdF静电力做的功WqU设带电粒子到达负极板的速率为v由动能定理可知212mvqU得：2qUvm例1.炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。求电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。(电子荷质比取1.8×1011C/kg)解：由动能定理知212mvqU解得：2qUvm73.010/ms二、带电粒子的偏转：（不计重力）+++++++++---------v0+q.mdlFy+vv0vyθ1.运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，若只受电场力作用，则带电粒子做匀变速曲线运动。2.偏转问题的分析处理方法：（类似平抛运动分析方法）（1）沿初速度方向是速度为v0的匀速直线运动；（2）沿电场力方向是初速度为零的匀加速直线运动。FamqEmqUmd0ltv212yat2202qUlmvd类平抛运动与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0的平方成反比与电场的属性U、l、d有关FamqEmqUmd0ltvyvat0qUlmvd与粒子比荷q/m成正比与粒子初速度v0的平方成反比与电场的属性U、l、d有关0tanyvv20qUlmvd实验演示带电粒子在电场中的偏转电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’三、示波管的原理：（1）电子枪：发射并加速电子。（2）偏转电极：YY′使电子束竖直偏转；XX′使电子束水平偏转。（3）荧光屏：电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。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′YY′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示波器图象同理可得亮斑在水平方向的偏移随加在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。UXt扫描电压示波器图象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？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt2UyUx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O1.如图所示P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是：（）A.两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B.两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C.与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D.以上说法都不正确C2.如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则下列说法正确的是（）A.它们通过加速电场所需的时间相等B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.它们通过加速电场过程中动量的增量相等D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等BD3．带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅在电场力作用下发生偏转，在这一过程中带电粒子的（）A．电势能增加，动能减小B．电势能减小，动能增加C．机械能保持不变D．电势能的减小大于机械能的增加B4.带电粒子从静止出发经过电压为U1的电场加速后，垂直进入电压为U2的偏转匀强电场，当粒子离开偏转电场时偏移距离为y，要使y增大为原来的2倍，可供选用的方法是（）A.使U1减小为原来的1/2B.使U2增大为原来的2倍C.使偏转电场极板长度增大为原来的2倍D.使偏转电场极板间的距离减小为原来的l/2ABD5.如图所示，水平平行金属板A、B间距为d，带电质点质量为m，电荷量为q，当质点以速率v从两极板中央水平飞入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给A、B两极加一电压U，则恰好从上板边缘飞出，那么所加电压U=.qmgd2一、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直线运动