第六节.带电粒子在电场中的加速A

qU 2 （1）.加速度 a = ） 加速度 md
带电粒子垂直于电场方 向入射作类平抛运动： 向入射作类平抛运动： 为偏转电压） （U2为偏转电压）
L
qU 2 L （2）.侧向速度 v y = ） 侧向速度 mdv0
qU 2 L （3）.偏向角 tgα = ） 偏向角 2 mdv0
V0
（4）.侧向位移 y = qU 2 L ） 侧向位移 2
F qU a= = m md
（1）侧向位移： 侧向位移：
qU 2 L U2L y= 2 = 2mdv0 偏移量） （偏移量） 4dU1
2
2
qU 2 L U 2 L 偏向角： （2）偏向角：tan α = mdv 2 = 2U d 0 1 L tan α 侧向位移与偏向角： （3）侧向位移与偏向角： y = 2 侧向速度： （4）侧向速度：
一、示波管的构造及功能
1、电子枪：发射并加速电子 电子枪： 2、竖直偏转电极：使电子束竖直偏转（加信号电压） 竖直偏转电极：使电子束竖直偏转（加信号电压） 3、水平偏转电极：使电子束水平偏转（加扫描电压） 水平偏转电极：使电子束水平偏转（加扫描电压） 4、荧光屏：显示图象 荧光屏：
信号电压
U t O O
建立正确的物理模型， ③建立正确的物理模型，确定解题途径是用 动力学，或动能定理，或是两者结合使用。 动力学，或动能定理，或是两者结合使用。
2、对带电粒子进行受力分析时的注意事项: 对带电粒子进行受力分析时的注意事项: （1）要掌握电场力的特点 （2）是否考虑重力要依据具体情况而定。 是否考虑重力要依据具体情况而定。 ①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除 基本粒子：如电子、质子、 粒子、 有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（ 有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但 不能忽略质量） 不能忽略质量）。 ②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等， 有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
第二课时
处理带电粒子在电场 中运动的一般步骤 分析带电粒子的受力情况， ① 分析带电粒子的受力情况 ， 尤其要注意 是否应该考虑重力，电场力是否恒定等 是否应该考虑重力，电场力是否恒定等。 ②分析带电粒子的初始状态及条件，确定 分析带电粒子的初始状态及条件， 带电粒子作直线运动还是曲线运动。 带电粒子作直线运动还是曲线运动。
典P31例3、P35(17)\复习卷参考3\单元(二)12 P31例 P35(17)\复习卷参考3 单元(
5.粒子到达的范围 5.粒子到达的范围
典P34(15) 电场方向 相反时
方法:求射程或总偏移量 方法 求射程或总偏移量 带电粒子从 偏转电场射 出时, 出时,不论 偏转电压U 偏转电压U2 多大, 多大,粒子 都好像从偏 转电场的中 射出. 心O射出.
L η= 4dU1
例题2 典P31例题 例题
2
3.考虑重力的偏转情况 3.考虑重力的偏转情况 如图所示，有三个质量相等分别带正电、 如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电 和不带电的小球，从平行板电场中的P 和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相 同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A 同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、 三点，则可判断（ B、C三点，则可判断（ ） D A.三个小球在电场中运动加速 A.三个小球在电场中运动加速 度关系是a 度关系是aA＞aB＞aC P V B.三个小球到达正极时的动能关系 B.三个小球到达正极时的动能关系 0 是EKA ＞EKB ＞EKC C B A+ C.三个小球在电场中运动时间相等 C.三个小球在电场中运动时间相等 D.落到 点的小球带正电，落到B 落到A D.落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电
------带电粒子在电场力的作用下加速与偏转的原理 ------带电粒子在电场力的作用下加速与偏转的原理
一.带电粒子在电场中的加速原理 1.如图所示，在真空中有一对平行金属板， 1.如图所示，在真空中有一对平行金属板，极板 如图所示 间的距离为d 两板间加以电压U 间的距离为d，两板间加以电压U。两板间有一 个质量为m带正电荷q的带电粒子， 个质量为m带正电荷q的带电粒子，它在电场力 的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动， 的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动， 求到达负极板时的速度。 忽略粒子重力） 求到达负极板时的速度。（忽略粒子重力） 请用两种方法： 请用两种方法：
复习卷参考3 复习卷参考3
练习2 一带电粒子以竖直向上的初速度v 练习2：一带电粒子以竖直向上的初速度v 自A点进入场强为E、方向水平向右的匀强 点进入场强为E 电场，粒子受到的电场力大小等于重力， 电场，粒子受到的电场力大小等于重力， 当粒子到达B点时，速度大小等于v 当粒子到达B点时，速度大小等于v，但方 向变为水平， 向变为水平，求A、B之间的电势差等于多 所经历的时间为多少？ 少？从A到B所经历的时间为多少？
qU 2 L U 2 L tanθ = = = 2 v0 mdv0 4dU1 (1)因为 0相同，当q/m相同，y、tgθ 也相同 因为V 相同， 相同， 、 因为 相同 tg 相同， 相同， 、 （2)因为1 mV02相同，当q相同，则y、θ 也相同 因为2 相同 θ 无关， （3）y、 与m、q无关，因此只要相同电性 ） 、 、 无关 偏转距离y和偏转角 都是相同的。 偏转距离 和偏转角θ 都是相同的。
B E
典P34（15） （ ）
A
v0
三.典型例题 【例题1】实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。 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(如图 如图) 在炽热金属丝和金属板间加以电压U＝2500V(如图) 从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后， ，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。电子穿出后的速度有多大？ 从金属板的小孔穿出。电子穿出后的速度有多大？ 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。电子质量 0.91× kg，电子的电荷量e 1.6× m＝0.91×10-30kg，电子的电荷量e＝1.6×10－19C。
Vo
三.典型例题 【例题2】下列粒子从初速度为零的状态经过加 例题 】 速电压为U的电场后 哪种粒子的速率最大[ 的电场后， 速电压为 的电场后，哪种粒子的速率最大 A ] A．质子 ．
1H 1
B．氘核 ．
1 2H
C．α粒子 ． 粒子
2 4He
D．钠离子 ．
11Na 1
）、P30针对 针对1 典P33（3）、 （ ）、 针对
扫描电压
U t
扫描电路在触发脉冲作用下， 扫描电路在触发脉冲作用下，产生随时间线性变化的锯齿波扫 描电压，经水平放大器放大后，加到示波管的水平偏转板， 描电压，经水平放大器放大后，加到示波管的水平偏转板，使 电子射线的水平偏转距离正比于时间。示波器作为显示器， 电子射线的水平偏转距离正比于时间。示波器作为显示器，在 信号电压和锯齿波电压的联合作用下，其电子射线在作垂直运 信号电压和锯齿波电压的联合作用下， 动的同时，又以等速度沿水平方向移动，因而在荧光屏 荧光屏上描绘 动的同时，又以等速度沿水平方向移动，因而在荧光屏上描绘 出被测信号随时间变化的波形， 出被测信号随时间变化的波形，即被测信号的瞬时值与时间在 直角坐标系中的函数图像。 直角坐标系中的函数图像。
二.带电粒子在电场中的加速原理 讨论交流： 讨论交流：若两平行金属板间的电场不是匀强 电场，但两板间的电压为U 电场，但两板间的电压为U，上述你用的两个 方法还可以用吗？你得到的结果一样吗？ 方法还可以用吗？你得到的结果一样吗？ 2、若带电粒子具有水平向右的初速度Vo，则 若带电粒子具有水平向右的初速度V 到达B板时速度多大？ 到达B板时速度多大？
能射出偏转电场的条件: 能射出偏转电场的条件: 若从板中央入射 若从边缘入射
U2 =
L2
y≤d
2
d y≤ 2
2
U2 L 1 2 qU 2 L y = at = = 2 2 2mdvo 4dU1
练习2 水平放置的两平行金属板， 练习2：水平放置的两平行金属板，板 L=1.0m，板间距离d=0.06m d=0.06m， 长L=1.0m，板间距离d=0.06m，上板带 正电，下板带负电， 正电，下板带负电，两板间有一质量 m=0.1g、带电荷量q= q=m=0.1g、带电荷量q=-4×10-7C的微粒 沿水平方向，从两板中央处以v 沿水平方向，从两板中央处以v0=10m/s 的初速度射入匀强电场， 的初速度射入匀强电场，要使带电微 粒能穿出极板， 粒能穿出极板，两极间电压值的范围 是多少？（不计空气阻力， ？（不计空气阻力 是多少？（不计空气阻力，g取10m/s2）
qU 2 L vy = mdv0
（5）增加的动能
q U2 L ∆Ek = 2 2 2md v0
2
2 2
电子从阴极发射后先被加速后 偏转， 偏转，再匀速直线打在屏幕上
L t= 射出电场： 射出电场： v0 x 落板： 落板： t = v0
偏离屏中心距离OP： 偏离屏中心距离 ：
OP = y + S tan α
L V0
（1）进入偏转电场的速度相同； 进入偏转电场的速度相同； （2）进入偏转电场的动能相同； 进入偏转电场的动能相同；
dU
y
θ
（3）先由同一加速电场加速后， 先由同一加速电场加速后， 再进入同一偏转电场。 再进入同一偏转电场。 做类平抛运动,根据 做类平抛运动 根据 2 2 U2 L 1 2 qU 2 L = y = at = 2 θ 2 2mdvo 4dU1
2mdv0
2
1 2 d U21 q = U m v0 y 2
典P31（例2，针对 θ （ ，针对2） ）
L y （5 ）.侧向位移与偏向角 y = tgα或tgα = 侧向位移与偏向角 L 2 2
（6）偏转后增加的动能 ）
U 2q q U2 L ∆Ek = y= 2 2 d 2md v0
2
2 2
1.不同粒子具有相同运动轨 1.不同粒子具有相同运动轨 相同) 迹(即y与θ相同)的条件 例1：如图所示，一束带电粒子（不计重力），垂 如图所示，一束带电粒子（不计重力），垂 ）， 直电场线方向进入偏转电场， 直电场线方向进入偏转电场，试讨论在以下情况 粒子应具备什么条件，才能得到相同的偏转 中，粒子应具备什么条件，才能得到相同的偏转 距离y和偏转角θ 即运动轨迹相同），（U 距离y和偏转角θ(即运动轨迹相同），（U、d、L 保持不变） 保持不变）
典P33(6)\P34(10)
vy
2.灵敏度的计算 2.灵敏度的计算 思考：电子经加速电压为U 思考：电子经加速电压为U1的加速电场加速后垂 直进入偏转电场，离开偏转电场时偏转量是h 直进入偏转电场，离开偏转电场时偏转量是h， 两平行板间的距离为d 电压为U 板长为L 两平行板间的距离为d，电压为U2，板长为L，每 单位电压引起的偏移h/U 叫做示波管的灵敏度， 单位电压引起的偏移h/U2叫做示波管的灵敏度， 为了提高灵敏度，可采用什么方法？ 为了提高灵敏度，可采用什么方法？
2、带电粒子的偏转： 带电粒子的偏转：
带电粒子垂直于电场方 向入射作类平抛运动： 向入射作类平抛运动：
L
+ v0 y + + + +
在平行于极板的方向做 + F 匀速直线运动： 匀速直线运动：
L = v0t
1 2 y = at 2
-
在垂直于极板的方向做初速为 零的匀加速直线运动： 零的匀加速直线运动：
示波器
示波器是一种常用的实验仪器, 示波器是一种常用的实验仪器, 是一种常用的实验仪器 它常用来显示电信号随时间变化 的情况。 的情况。声、光、温度等物理量 的变化通过传感器转化成电信号 的变化，再用示波器研究。 的变化，再用示波器研究。
示波器探秘： 示波器探秘：
示波器的核心部件是示波管。
第六节.示波器的原理 第六节 示波器的原理
典P34(12)
4.能射出偏转电场的电压范围 4.能射出偏转电场的电压范围 的加速电压加速后， 例:一束电子流经U1=5000V的加速电压加速后， 一束电子流经U =5000V的加速电压加速后 在距两极板等距 等距处垂直进入平行板间的匀强电 在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电 若两板间距d=1.0cm 板长L=5.0cm 那么， d=1.0cm， L=5.0cm， 场，若两板间距d=1.0cm，板长L=5.0cm，那么， 要使电子能从平行板间飞出， 要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多 能加多大电压U 能加多大电压U2？ 2U1d 2