带电粒子在电场中偏转..ppt

带电粒子在电场中的偏转 东平高级中学2012 12 q 类平抛运动 处理方法 垂直电场方向做匀速直线运动 平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动 qE mg q d l U 2 加速度 1 穿越电场的时间 3 偏转角 4 偏转的距离 6 穿越电场过程中电场力做功 5 飞离电场时的速度 看清入射点和出射点 结合草图分析 不必死记 qE t a tan w qE y 分析 对于不同的带电粒子若以相同的速度射入 则y与 成正比 若以相同的动能射入 则y与 成正比 若经相同的电压U0加速后射入 则y 与m q无关 随加速电压的增大而 随偏转电压的增大而 偏转角 偏转的距离 tan 电荷量q 减小 增大 例1 一束电子流在经U 5000V的加速电压加速后 在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场 如图所示 若两极板间距离d 1 0cm 板长l 5 0cm 那么 要使电子能从平行板间飞出 两个极板上最大能加多大电压 解 当电子恰好从上极板的边缘处飞出时 所加的电压U 最大 有 代入数据 解得 跟踪训练1 如图所示 电子从负极板边缘垂直射入均强电场 恰好从正极板边缘飞出 现在若使两极板间的距离等于原来的2倍 两极板的电压保持不变 电子入射的方向和位置不变 且电子仍恰从正极板边缘飞出 则电子入射速度大小应为原来的 A 2倍B 1 2倍C D 2倍 B 例2 一束电子流在U1 500V的电压作用下得到一定速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的中央 如图所示 若平行板间的距离d 1cm 板长l 5cm 问至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出平行板 解 当电子恰好从极板的边缘处飞出时 所加的电压U2最小 有 代入数据 解得 跟踪训练2 如图所示 电子在电势差为U1的电场中加速后 垂直进入电势差为U2的偏转电场 在满足电子能射出的条件下 下列四种情况中 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 B 例3 如图所示AB CD为平行金属板 A B两板间电势差为500V C D始终和电源相接 测的其间的场强为104V m 一质量为2 5 10 24 电荷量为8 10 16C的带电粒子 重力不计 由静止开始 经A B加速后穿过CD发生偏转 最后打在荧光屏上 已知C D极板长均为4cm 荧光屏距CD右端的距离为3cm 问 1 粒子带正电还是带负电 因为初速度为0 AB间为匀强电场 粒子在AB间做匀加速直线运动 在竖直电场中因为有水平初速度 粒子做类平抛运动 解 1 粒子带正电 分析 出电场后 因为合外力为零 粒子做匀速直线运动 2 粒子打在荧光屏上距O点下方多远处 解 加速后的速度 水平方向 竖直方向 由图可知 L V0t V0 V Vy y1 y2 所以y y1 y2 0 02m 3 粒子打在荧光屏上时的动能为多大 解 所以粒子打在荧光屏上动能为 代入数据可得 V0 qE y1 由动能定理 V 带电粒子在电场中的偏转 d q l 2 y 推论1 带电粒子从电场中飞出时速度的反向延长线与x方向的交点位于极板的中点 推论2 质量和带电量各不相同的带电粒子 从静止出发 通过相同加速电场 又经过相同偏转电场 这些粒子的运动轨迹是同一条 偏转距离 偏转角都相同 与q m无关 加速电场 偏转电场 当堂检测答案 一 偏转 偏转角 偏转的距离 tan 2 氢的三种同位素氕 氘 氚的原子核分别为 它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场 离开电场时 末动能最大的是A 氕核B 氘核C 氚核D 一样大 D 4 如图所示 有三个q m均相同的电荷组成的一束粒子 从极板左侧中央垂直地射入匀强电场中 最后分成a b c三束 a刚好打在极板的中点 b刚好飞出电场 c飞出电场的地方距下板的距离是极板间距的1 4 则下列说法正确的是A a粒子在电场中运动的时间与b粒子相同B b的初速度是a粒子的两倍C C的初速度最大D 在电场中 C的动能变化最多 ABC 5 如图所示 有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场 当偏转电压为U1时 带电粒子沿 轨迹从两板正中间飞出 当偏转电压为U2时 带电粒子沿 轨迹落到B板中间 设粒子两次射入电场的水平速度相同 则两次偏转电压之比为A U1 U2 1 8B U1 U2 1 4C U1 U2 1 2D U1 U2 1 1 A 二 先加速 再偏转 U0 2 偏转位移 1 偏转角的正切 在加速电场中 强调 U0为加速电压U为偏转电压 y tan 与电荷无关 1 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 当堂检测 BCD 3 质子和氦核从静止开始经相同电压加速后 又垂直于电场方向进入一匀强电场 离开偏转电场时 它们侧向偏移量之比和在偏转电场中运动的时间之比分别为A 2 1 1B 1 1 1 C 1 2 2 1D 1 4 1 2 B 6 如图所示 是一个示波管工作的原理图 电子经加速电压加速后以速度v0垂直电场方向进入偏转电场 离开电场时侧移量为h 两平行板间的距离为d 电势差为U 板长为l 每单位电压引起的侧移量h U叫做示波管的灵敏度 为了提高灵敏度 可采用下列哪些方法 A 增加两板间的电势差UB 尽可能使板长l做得短些C 尽可能使两板间的距离d减小些D 使电子的射入速度v0大些 C 三 考虑重力时带电粒子在电场中的偏转 7 质量为m 5 10 5kg的带电粒子以v0 2m s的速度从水平放置的平行金属板A B的中央飞入板间 如图所示 已知板长L 10cm 板间距离d 2cm 当UAB 103v时 带电粒子恰好沿中央直线穿过板间 则AB间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出 mg qE 解 当UAB 103v 粒子做匀速直线运动 有 Umax Umin mg qE Umin 8 如图所示 水平放置的平行板电容器 原来两板不带电 上极板接地 它的极板长L 0 1m 两板间距离d 0 4cm 有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入 由于重力作用微粒能落到下板上 已知微粒质量为m 2 10 6kg 电量q 1 10 8C 电容器电容为C 10 6F 求 1 为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的B点之内 求微粒入射速度v0范围 2 以上述速度入射的带电粒子 最多能有多少落到下极板