第九节_带电粒子在电场中的运动

九带电粒子在电场中的运动,电场的基本性质是:对放入电场中的电荷有力的作用。,电荷会有加速度。,加速度a可能是恒定的也可能是变化的。,速度v的大小和方向都有可能发生变化。,轨迹既可能是直线也可能是曲线。,a。,v。,轨迹。,增大,增大,直线,a。,v。,轨迹。,减小,减小,曲线,一、带电粒子在电场中的加速,两板间电势差为U,质量为m电量为q的粒子。,从正极板静止开始运动，求到达负极板时的速度。,探究思路,静电力做的功：,设末速度为v，由动能定理：,由可得：,变换已知条件,两板间电势差:,由可得：,粒子在匀强电场中加速,从动力学观点,粒子的加速度,U、d,l,运动学公式：,由可得相关量！,能量观点：,粒子运动过程中由动能定理有：,由可得相关量！,粒子在非匀强电场中加速,适合从能量观点解决问题,例题1炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚离开金属丝时的速度为零。,解：由动能定理,代入数据得：,例题2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点释放，到达B点时，求它们的速度大小之比？,解：质子粒子,对质子：,U,对粒子：,二、带电粒子的偏转,基本关系,初速度方向,电场线方向,导出关系,侧位移,速度偏角,几个推论,M,M是粒子沿极板方向的中点,例题3两个相同极板Y与的长度，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度。,解：电子在垂直于板面方向的加速度,电子在极板间运动的时间t,电子垂直于极板方向的偏移距离y,由得：,电子出极板时在垂直于极板方向的速度,偏转的角度,代入得,例题4有一质量为m带电荷+q的粒子经电压U0加速后，进入两块间距为d，长度为l的平行金属板，板间电压为U，求电荷的偏移量y和偏转角。,解：设电荷进入偏转电场时速度大小为V0，则,电荷在偏转电场中加速度为a,电荷在偏转电场中运动时间为t,偏移量：,注:不同的带电粒子被同一电场加速后进入偏转电场,运动情景一样！,例题5如图所示，a、b、c表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为，。一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面b时的速率为vb，则它经过等势面c处时的速率为（）,A.,B.,C.,D.,解析:电荷从a到b，由动能定理有,电荷从b到c，由动能定理有,C,例题6如图，水平放置的两平行金属板，板长为l、板间距为d，一束电子以v0的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板L、宽D的荧光屏上（荧光屏中点在两板中垂线上）。电子飞入两板前所经历的加速电场的电压多大？为了使电子能射至荧光屏上，求图中D应满足的条件？为了使电子能射至荧光屏上，求偏转电压UAB的范围？,解：设加速电压为U1，则,电子的最大偏移量为d/2,O,得：,A,B,电子达到荧光屏边缘，对应的偏转电压最大。,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。,核心部件：,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。,示波管,电子枪部分：,偏转电极部分：,荧光屏部分：,发射出电子,使电子沿两方向偏转,电子使荧光物质受激而发光,思考与讨论：,如果在电极之间不加电压，但在之间加不变的电压，使的电势比高，电子束运动过程中受哪个方向的力？,电子将打在光屏上的哪一点？,试在图中标出来。,如果在电极之间不加电压，但在之间加不变的电压，使的电势比高，电子束运动过程中受哪个方向的力？,电子将打在光屏上的哪一点？,试在图中标出来。,如果在电极之间不加电压，但在之间加如图的电压，使在荧光屏上会看到什么图形？试着画出来。,如果之间的电压仍然如图所示，而在电极之间加不变的电压，在荧光屏上会看到什么图形？试着画出来。,如果之间的电压仍然如图所示，而在电极之间加如图的电压，在荧光屏上会看到什么图形？试着画出来。,示波器的偏转电极