【人教2019版新教材课件】10.5带电粒子在电场中的运动

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θ变大的是 （ B ）
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
tan
eU 2l mv 0 2 d
U2l 2U1d
y U2l 2 4U1d
强化练习
5、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，垂直射入同一偏转电场中，偏
待显示的电压信号
使电子沿Y方向偏移
A
D
C
5Ul 2 4U 0 d
强化练习
6、质量为1×10-25kg、电量为1×10-16C的带电粒子 以2×106m/s速度从水平放置的平行金属板A、B中央 沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L＝10cm，
间距d＝2cm，当AB间电压在 小于160V 范围内时，
此带电粒子能从板间飞出。
++ +++ v0
小试身手
例2：如图，两个相同的极板Y和Y`的长 1.受力分析：粒子受到竖直向下的
度l=6.0cm,相距d=2cm,极板间的电压 静电力F＝Eq=qU/d。
U=200V。一个电子沿平行于板面的方 2.运动规律分析:粒子作类平抛运
向射入电场中，射入时的速度
动。
v v v0=3.0x107 m/s。把两极板间的电场看做 3. x方向 x o l vot
10.5 带电粒子在电场中的运动
导语:带电粒子在电场中受到电场力作用,所以产生加速度,速度 的大小和方向都可能发生变化.利用电场来改变或控制带电粒 子的运动,是在电子仪器设备中常用的方法和手段．对带电粒 子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律， 从做功的角度来看，遵循能的转化和守恒定律．一般情况下， 电场对带电粒子的作用比较复杂，但离不开两种最基本的作 用：一是使带电粒子加速，二是使带电粒子偏转．
强化练习
3.(多选)电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如 图所示。则由此可判断（ ） A、 b和c同时飞离电场
B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上 C、进入电场时，c速度最大，a速度最小 D、c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大
强化练习
4、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
二. 带电粒子在电场中的偏转
+++++++++++
d
q、m +
v0
侧移
U
y
F
--
-
-
-
-
-
-
-
-
- +θ
v0
l
vy
v
偏转角
试根据类平抛运动的知识，
推导偏移量 y和偏转角θ
结论：带电粒子初速度垂 直于电场方向飞入匀强电 场的问题就是一个类平抛 的问题。
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 上做初速为零的匀加速运 动。
A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的
偏转角正切为0.25
B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的
偏转角正切为0.25
C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子离开电场后
的偏转角正切为0.25
D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子离开电场后
的偏转角正切为0.25
的带电粒子，以初速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点，
求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力） 2×103m/s
三. 加速和偏转
v0
2qU1 m
y
qU2 2md
L2 v02
U 2 L2 4dU1
tan
qU2L mdv02
LU2 dU1
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， 在通过加速电场时获得的动能 是否相同？通过偏转电场时， 它们是否会分为三股？请说明 理由。
比为 2:1 ，侧移之比为 2:1 。
2、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪 2103 m / s
种粒子动能最大 （ D ） 哪种粒子速度最大 （ B ）
A、质子
B、电子 C、氘核
D、氦核
3、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝ 100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C
转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ABC ）
A、侧移相同 B、偏转角相同 C、到达屏上同一点 D、到达屏上不同点
y U2l 2 4U1d
强化练习
6、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。
一. 带电粒子在电场中的加速
1、受力分析: 水平向右的电场力F＝Eq=qU/d
v0 0
vt ?
2、运动分析:
初速度为零，加速度为a=qU/md 的向右匀加速直线运动。
E1
用牛顿运动定律分析
U
（加速电压）
v2 v02 2ax E U / d
F ma
F qE
用动能定理分析
v 2qU m
答案：通过加速电场时获得的 动能Ek=qU,加速电压相同，二 价氦离子电荷量最大，所以二 价氦离子获得动能最大。
粒子的偏转量和偏转角由
加速电场和偏转电场决定，所 以三种粒子不可能分开为三股。
强化练习
1、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
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，α粒子，正负离子等。这些粒子 所受重力和电场力相比小得多，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。 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。
-- - --
四. 示波管的原理
1、示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分 是示波管 2、示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。 3、原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显 示出电信号随时间变化的图线。
产生高速飞 行的电子束
使电子沿x方向偏移 锯齿形扫描电压
粒子加速后的速度只与加速 电压有关
qU
1 2
m v2
1 2
m v02
v 2qU m
小试身手
例1：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 AC
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
匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于
qUБайду номын сангаасl
板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ。 4. y方向 v y md vo
1 qU l2 y 2 md vo2
5、离开电场时的偏转角度的正切：
tan
vy v0
qU md
l vo2
强化练习
1、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量 为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一 偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之
法能满足要求的是（ B ）
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
强化练习 2、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线
tan
qUl
mv
2 0
d
垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正
切为0.5，则下列说法中正确的是