第八节 带电粒子在电场中的运动1.ppt

仪器名称 示波器型号 COS5100 系统运行时 数以10亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞 北京正负电子对撞机加速器的起点 带电粒子在电场中的运动 第一章第九节 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 qmV0 V 一 带电粒子的加速 方法1 运用运动学和动力学方法求解 设板间距为d 因电场力为恒力 所以有 方法2 运用能量观点求解 速度与电势差U 比荷量q成正比与距离d无关 知识点巩固 1 让原来静止的氢核 氘核 氚的混合物经同一电场加速后 它们具有A 相同的速度B 相同的动能C 相同的动量D 以上都不对 2 在例1中 加速后 速度最大的是 B 氢核 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 非匀强电场中 如何计算 电场力做功 只于始末位置电势差有关 2 若带正电粒子以V0负板向正板运动 分析 粒子运动情况 明确粒子V a的变化情况 思考 3 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 二 带电粒子的偏转 二 带电粒子在电场中的偏转 d q S 1 粒子穿越电场的时间t 2 粒子离开电场的速度V 3 粒子离开电场时的偏角 4 沿垂直于板面方向偏移的距离 5 S 侧移量 偏转角度 粒子好象是从入射线中点直接射出来的 类平抛运动 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 练习1 一个初速度为零的电子 在场强为4 0 103V m的匀强电场中被加速 求经过2 0 10 8s后 电子的速度和动能 电子质量为0 91 10 30kg 解 电子在匀强电场中的加速度 a F m eE m速度 v at eEt m 1 4 107m s 动能Ek 8 9 10 17J 直线加速器 粒子在每个加速电场中的运动时间相等 因为交变电压的变化周期相同 例3 如图所示 在点电荷 Q的电场中有A B两点 将质子和 粒子分别从A点由静止释放 到达B点时它们速度大小之比为多少 解析 质子和 粒子都是正离子 从A点释放将受电场力作用加速运动到B点 设AB两点间的电势差为U 由动能定理有 带电粒子在电场中的加速偏转综合问题 带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动 离开电场时的偏转角 离开电场时的偏移量 带电粒子离开电场时的偏转角和偏移量均与带电粒子的质量和电量无关 仅决定于加速电场和偏转电场 例2 带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场 要使它离开偏转电场时偏转角增大 可采用的办法有 A 增加带电粒子的电量B 降低加速电压 C 提高偏转电压 D 减小两平行板间的距离 BCD ACD 例3 有一电子 电量为e 质量为m 由静止经过电压U0加速后 进入两块间距为d 电压为U的平行金属板间 若电子从两板正中央射入 且刚好能穿出电场 求 1 金属板的长度 2 电子离开电场时的动能 电子枪 荧光屏 如果在偏转电极XX YY 上不加电压 电子如何运动 如果在偏转电极XX 上不加电压 偏转电极YY 上加电压电子又如何运动 三 示波管原理 巩固提高 例1 让一价氢离子 一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速 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 答案 不会分为三股 比较离子在偏转电场的侧移距离y 如果y不相同 比较离子是否以相同偏角 射出 如果y相同 如果 不相同 会分为三股 如果 相同 不会分为三股 会分为三股 练习2 一动能为1000eV的电子 沿着与电场垂直的方向进入匀强偏转电场 已知偏转电极长6 0cm 相距离1cm 偏转电压4 0V 求电子离开偏转电场时的偏转角度 解 由偏转角度公式及1eV 1 6 10 19J 有 0 012解得 0 69 练习3 两块平行的金属板A B之间的电压是80V 一个电子以6 0 106m s的速度从小孔C垂直A板进入电场 该电子能打在B板上吗 如果能打在B板上 它到达B板时的速度有多大 如果电源电压变为120V 情况又会怎样 解 电子射入电场时具有的初动能 Ek 1 6 10 17J电子从A板到达B板需克服电场力做功 W qU 1 3 10 17JEk W 可见电子能打在B板 到达B板时的速度为v 如果电源电压变为120V 则电子从A板到达B板需克服电场力做功 W qU 1 9 10 17J 这时Ek W 电子不能打在B板 例题1 如图所示 水平放置的