带电粒子先加速后偏转.ppt

带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用 示波管。 v构造 电子枪 偏转电极 荧 光 屏 挑战自己：挑战自己：如图中的虚线为匀强电场中的等势面，相邻等势面的如图中的虚线为匀强电场中的等势面，相邻等势面的 电势差均为电势差均为100V100V，间距为，间距为5cm5cm，一质量为，一质量为0.1kg0.1kg的带负电的小球，以的带负电的小球，以 10m/s10m/s的速度，沿与水平方向成的速度，沿与水平方向成3030 角射入电场，若该小球做直线运角射入电场，若该小球做直线运 动，求：动，求：小球的带电量小球的带电量. . 沿运动方向的最大位移沿运动方向的最大位移.(g=10m/s.(g=10m/s 2 2 ) ) 解：解： 根据物体做直线运动的条件得根据物体做直线运动的条件得 小球沿初速度方向做匀减速直线运动，根据动能定理小球沿初速度方向做匀减速直线运动，根据动能定理 其中其中 联立联立 解出小球沿运动方向的最大位移解出小球沿运动方向的最大位移 300 mg F qE 300 得 ： 方法1:牛顿第二定律+ 运动学规律 一、带电粒子在匀强电场中的匀变速 AB U d E + F v 由牛顿第二定律 ： 由运动学公式： 方法二:动能定理 AB U d E + v 由动能定理： 一、带电粒子在电场中的加速 练习1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子 。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V， 从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后， 从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大 ？ - U + 金属丝 金属板 V E 电子的质量为 0.9110-30 kg，电 子的电荷量 e=1.610-19 C 练习2：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 1 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 与电量成正比 与比荷平方 根成正比 D B 质子e/m 电子1840e/m 氘核e/2m 氦核2e/4m 2 2、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块 平行金属板，质量为m、电量为+q的质子，以极 小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为 U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带 电粒子到达N板的速度为2v ，则下述方法能满足 要求的是（ ） A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压不变，距离减半 D、使M、N间电压不变，距离加倍 MN U d + v与电压平方 根成正比 B 强化练习 3 3、 在点电荷在点电荷Q Q的电场中有的电场中有A A、B B两点，将质子和两点，将质子和 粒子分别从粒子分别从A A点由静止释放，已知质子和点由静止释放，已知质子和粒子的粒子的 电性相同，带电量之比为电性相同，带电量之比为1:21:2，质量之比为，质量之比为1:41:4，则到，则到 达达B B点时，它们的速度大小之比为多少？点时，它们的速度大小之比为多少？ Q Q A B 解：质子和解：质子和粒子从粒子从A A到到B B运动过运动过 程中，分别应用动能定理得程中，分别应用动能定理得 联立联立两式可解出它们到达两式可解出它们到达B B点时的速度大小之比为点时的速度大小之比为 强化练习 粒子做什么运动？能否用动力学观点解决？ 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 l d + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 l 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 练习： 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂 直电场方向射入的电场，两极板的长度为 L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压U=200V.求1 ）电子射出电场所用时间？ v0 -q m U + - d L F 求2）电子射出电场时沿垂直板面方向偏移的 距离y。 -q y m U + - d L F 求3)电子离开电场时偏转的角度tan。 U=200V. 4)如何求电子离开电场时的速度？ v0 -q y m U2 + - d L F vt v0 vy 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 挑战1 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： 与粒子的电量q 、质量m无关 如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经如图所示，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，则电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则 它们（它们（ ） A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 DD、到达屏上不同点、到达屏上不同点 挑战2 与粒子的电量q 、质量m无关 试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：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就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线离开电离开电 场的。场的。 挑战3 x 如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)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。 挑战4 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： 绝地挑战绝地挑战在平行板电容器在平行板电容器A A、B B两板上加上如图所示的交变电压两板上加上如图所示的交变电压 ，开始，开始B B板的电势比板的电势比A A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场板高，这时两板中间原来静止的电子在电场 作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说 法正确的是法正确的是 ( ) ( ) A.A.电子先向电子先向A A板运动，然后向板运动，然后向B B板运动，再返回板运动，再返回A A板做周期性来回板做周期性来回 运动运动 B.B.电子