带电粒子在电场中的运动.ppt
1.9带电粒子在电场中的运动,2017.9.24,3、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,运动情况：,受到恒定的电场力,受力情况：,做匀变速运动,匀减速直线运动,2.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？,思考讨论,做类平抛运动,一. 带电粒子在电场中的加速,2.用牛顿运动定律分析,1.用动能定理分析,qU = mvt2/2,a = F/m = qU/dmvt2 =2ad,如果是非匀强电场用那种方法？,一. 带电粒子在电场中的加速,对于确定的粒子，q、m一定,以下几个带电粒子的比荷q/m相同嘛？,它们在同一个电场中加速的时间相同吗？,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,已知：q、m、v0 、 U、d、l,1、偏移量 y的计算,（1）由牛顿第二定律求加速度a,（2）运动分解，分别处理两个分运动 它们的联系是：同时性，t同求t,为计算y，需要知道哪些物理量？,(3) 分别计算t , y,2、偏转角的计算,（1）什么叫偏转角？,（2）怎样计算偏转角？,对偏移公式的讨论,对于不同的带电粒子,经同一偏转电场,（2）若以相同的动能射入，,（3）若先经相同电压U0加速后射入，则,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yq/m,则yq,不同带电粒子经同一加速电场（U0）加速，再经过同一偏转电场（U），射出偏转电场时偏转距离y和偏转角Q都相同，同时运动轨迹也是相同的,例：离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止经加速电压U 1加速后，获得速度v0，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d，,1）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度的大小；2）离子在离开偏转电场时的横向偏移量y和偏转角的正切值。,l,u1,d,v0,求：,qU0 = mv2/2,v =,一. 带电粒子在电场中的加速,二. 带电粒子在电场中的偏转,小 结,若电压U0加速后射入偏转电场，则偏移距离,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。,偏转角的切值：,三、示波器的原理,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。,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tan及打到屏上电子的偏移量y。,偏移量与YY偏转电极的电压U2成正比,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,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,要想增加X轴方向扫描线的宽度，怎么办？,满足什么条件才能得到稳定正确的波形？,Uy,t,O,T,T,2T,T/2,T扫=NT,显示出的信号完整波形个数由什么决定？,N,例3：如图是示波管的原理图，它是由电子枪、竖直偏转电极YY、水平偏转电极XX和荧光屏组成，电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点，若亮点很快移动，由于视觉暂留原因，能在荧光屏上看到一条亮线。,（1）如果只在偏转电极YY上加上如图所示的电压Uy=Umsint，在荧光屏图上画出所观察到的亮线的形状（设T很小）（2）如果只在偏转电极XX上加上图所示电压，试在图上画出所观察到的亮线的形状。（3）如果在YY和XX上同时加上上述电压，试在图上画出所观察到的亮线的形状。,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,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。,一束电子流经 U=5000V 的电压加速后，在距两极板等间距处垂直进入平行板间的匀强电场中，若两板间距 d=1.0cm，板长 l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个板之间的电压最多能加多少？,
