第八节 带电粒子在电场中的运动.ppt

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 带电粒子在匀强电场中运动状态 匀变速直线运动 加速 减速 匀变速曲线运动 偏转 1 平衡 f合 0 2 匀变速运动 f合 0 静止 匀速直线运动 可能是 我们知道 把一个带电粒子放进电场中 它就具有一定的电势能并受到电场力的作用 因此它可能会作各种各样的运动 这在现代科学技术设备中有广泛的应用 例题1 右图所示 两平行金属板间加一电压u 有一带正电荷q 质量为m的带电粒子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动 则 1 带电粒子在电场中作什么运动 2 粒子穿出负极板时的速度多大 3 粒子穿出负极板后做什么运动 一般用 动能定理 求解 分析 对于粒子来说 一般有mg f 故可忽略 1 带电粒子在电场中以加速度a f m qu md做匀加速直线运动 2 由v2 vo2 2ad解得 或 由动能定理qu mv2 2 mv02 2解得 一 带电粒子的加速 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 例题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 设电子刚从金属丝射出时的速度为零 电子的质量为0 91 10 30kg 电子的电荷量e 1 6 10 19c两板的距离为20cm 带电粒子 质子 电子 粒子等无特殊说明都不计重力 但不能忽略质量 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 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 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 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 p38练习第4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 它们是否会分为三股 请说明理由 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 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