带电粒子在电场中的运动(3)

2、宏观带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃 等. 一般都考虑重力<有说明或暗示除外>.
3、带电体：是否考虑重力,要根据题目暗示或 运动状态来判定.
带
电 粒受 子电 在场 电力 场
产 生 加 速 度
使 速 利用电场 度 变 使带电粒子 化
加 速
偏 转
中
怎样求粒子加速后到达另一板的速度?
+q +
m ++
偏转角 tan v y qlU2 v0 mv02d
平行电场方向:
a
F
qE
qU
2
m m md
x y l
tan 2
三、带电粒子的加速偏转
? 一个电荷量为-q质量为m的带电粒子,由静止
进入一个电压为U1的加速电场加速后,又垂直进 入一个电压为U2的偏转电场,经偏转电场偏转后 打在荧光屏上,整个装置如图示. 试分析带电粒子的运动情况<不计粒子的重力>.
瞬时速度是联系两个过程的桥梁
加_ 速+
U2 d
++
l
+
偏转
++
+
-q
vy
θ
y
v 匀速 Y
v0
m
v0
O
U1 - - - - - - L
三、带电粒子的加速偏转
?一个电荷量为-q质量为m的带电粒子,由静止
进入一个电压为U1的加速电场加速后,又垂直进
入一个电压为U2的偏转电场,经偏转电场偏转后
打在荧光屏上,整个装置如图示.求:
2、示波管的结构： 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成
3、示波管的原理
产生高速 飞 锯齿形 扫
行的电子束
描电压
使电子沿 x 方向偏移
待显示的 信号电压
使电子沿 Y 方向偏移
思考与讨论
2、如果在电极##’之间不加电压,但在YY’之 间加如图所示的交变电压,在荧光屏上会看到 什么图形？
0<t<t1电子沿Y 方向向上偏移
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
析与解
对加速过程由动能定理：
qU1
1 2
mv02
对偏转过程由偏转角正切公式：
tan
eU2l mv02d
l U2 2d U1
y l 2U2 4 dU1
电学搭台 力学唱戏
例与练
1、如图,电子在电势差为U1的加速电场中由静止
9 带电粒子在电场中的运动
新授
带电粒子在电场中
要受到哪些力的作用?
通常要受到重力和电场力
一个电子的质量为0.91×10-30 kg, 电荷量 e=1.6×10-19 C,当它位于E=5×104V/m的电场 中时:
受到的重力G为多大？ G=mg=9×10-30N 受到的电场力F为多大？ F=qE=8×10-15N
F/G=？你会发现什么？ F/G=1×1015
电子、质子、离子等微观带电粒子所受 重力一般远小于电场力,重力可以忽略〔有 说明或暗示除外〕.
注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量
带电体一般可分为两类：
1、微观带电粒子：如电子、质子、离子等. 带电粒子所受重力一般远小于电场力, 一般都 不考虑重力<有说明或暗示除外>.
上会看到什么图形？
Y
DE F AB C
A BC DE F
B
A
C
O
t1
t2
O
X
D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
E
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
Y
X’
X
Y’
荧光屏
如果信号电压是周期性的,并且扫描电压与信号 电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信 号在一个周期内随时间变化的稳定图象
UX
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
t
析与解
对加速过程由动能定理：
qU1
1 2
mv02
θ
Y
tan
eU2l mv02d
l 2d
U2 U1
电子离开电场,就好象从中点沿直线离开的：
\ Y ( l + 2l) tan 5 l 2U2
2
4 dU1
带电粒子打在屏上的位置<偏移量Y>:
由系统决定,而与粒子的质量、电量无关.
四、示波管的原理
1、示波器的作用： 观察电信号随时间变化的情况
l 2U2 4 dU1
(2)偏转角θ :
tan
qlU2 mv02d
l U2 2d U1
(3)偏移距离Y: Y ( l + L ) talnU 2
2 2d U1
vy
v
速_ 偏 -q
+
U2 d
++
l
+
+
+
+
θ
y v0
Y
转m
v0
O
U1 - - - - - - L
偏转电极的放置方式
+
Y -
Y’
-
X -
X’
经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转
电场中,偏转后,打在同一荧光屏上A,则B它C们<
>
A、侧移距离相同
B、偏转角相同
CD、、y 到到达达l 2U屏屏2上上同不t一同an点点
4 dU1
eU2l mv02d
l U2 2d U1
带电粒子的偏移量和偏转角由系统决定,而与粒子的质
量、电量无关.只要电性相同的带电粒子,在电场中留
下的轨迹相同,所以无法将电性相同的粒子分开.
例与练
3、如图所示,有一电子<电量为e、质量为m> 经电压U1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U2,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.
2 2d U1
vy
v
速_ 偏 -q
+
U2 d
++
l
+
+
+
+
θ
y v0
Y
转m
v0
O
U1 - - - - - - L
四、示波管的原理
1、示波器的作用： 观察电信号随时间变化的情况
2、示波管的结构： 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成
3、示波管的原理
V0
匀速
++ ++ +
_
E
_ _ V=?
__
__
加速
_
匀速
U
U
一、带电粒子的加速
_+
U2 d l
++
-q
-q
vy
类平抛运动
θ
++++y
v v0
m
v0 m v0
U1
qU1
1 2
mv02
---
偏移距离
二、带电粒子的偏转
---
y 1 at 2 ql2U2 2 2mv02d
垂直电场方向: t l v0
0<t<t1电子沿Y 方向向上偏,沿X 方向向里偏
思考与讨论
3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压, 同时在##’之间加不变电压,使X的电势比X’高, 在荧光屏上会看到什么图形？
t1<t<t2电子沿 Y方向向下偏,沿 X方向向里偏
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
Y
X’
X
Y’
荧光屏
思考与讨论
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
例与练
2、如图所示,二价氦离子和质子的混合体,
3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压, 同时在##’之间加不变电压,使X’的电势比X高, 在荧光屏上会看到什么图形？
电子沿Y方向向 上向下偏,沿X方 向向外偏
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
Y
X’
X
Y’
荧光屏
思考与讨论
4、如果在YY’之间加如图所示的交变电压,
同时在##’之间加锯齿形扫描电压,在荧光屏
Y
0<t<t1
Ux
O
t1
t2 t
O
X
t1<t<t2
三 、 带 电 粒 子 的 加
经加速电场U1加速后:
qU1
1 2
mv02
经(1)偏偏转移电距场离Uy2:偏转y 后2:qml2vU02d2
l 2U2 4 dU1
(2)偏转角θ :
tan
qlU2 mv02d
l U2 2d U1
(3)偏移距离Y: Y ( l + L ) talnU 2
Y
X’
X
Y’
荧光屏
例与练
4、如图所示的示波管,如果在YY’之间加如图所示 的交变电压,同时在##’之间加如图所示的锯齿形电 压,使X的电势比X’高,在荧光屏上会看到什么图形？
Ux
O
t1
t2 t
例与练
4、如图所示的示波管,如果在YY’之间加如图所示 的交变电压,同时在##’之间加如图所示的锯齿形电 压,使X的电势比X’高,在荧光屏上会看到什么图形？
+
若金属板水平放置 电子将竖直偏转
若金属板竖直放置 电子将水平偏转
例与练
1、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
<1>出偏转电场时的偏移距离y；
<2>出偏转电场时的偏转θ角 ；
<3>打在荧光屏上时的偏移距离Y.vy v
_ -q
+
U2 d
++
l
+
+
+
+
θ
y v0
Y
m
v0
O
U1 - - - - - - L
三 、 带 电 粒 子 的 加
经加速电场U1加速后:
qU1
1 2
mv02
经(1)偏偏转移电距场离Uy2:偏转y 后2:qml2vU02d2
思考与讨论
2、如果在电极##’之间不加电压,但在YY’之 间加如图所示的交变电压,在荧光屏上会看到 什么图形？
t1<t<t2电子沿Y 方向向下偏移
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
Y
X’
X
Y’
荧光屏
思考与讨论
3、如果在YY’之间加如图所示的交变电压, 同时在##’之间加不变电压,使X的电势比X’高, 在荧光屏上会看到什么图形？