高中物理带电粒子在电场中的运动ppt课件
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高中物理精品课件: 带电粒子在电场中的运动
圆环的中点),轨道的水平部分与半圆环相切于C点,D为水平轨道上的
一点,而且CD=2R,把一质量m=100 g、带电荷量q=10-4 C的带负
电小球,放在水平轨道的D点,由静止释放后,在轨道的内侧运动.g
=10 m/s2,则:
(1)小球到达B点时的速度是多大?
(2)小球到达B点时对轨道的压力是多大?
解析:(1)小球从 D 至 B 的过程中,由动能定理:
v
0
0
=
02
=
02 + 2
tan 2 tan
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①轨迹从两板正中间飞出;当偏转
电压为U2时,带电粒子沿②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 )
偏转距离 y= at ④
2
d
能飞出的条件为 y≤ ⑤
2
2Ud2
联立①~⑤式解得 U′≤ 2 =4.0×102 V
l
即要使电子能飞出,所加电压最大为 400 V.
[答案]
400 V
如图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度不计),经
灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进
双光子医用直线加速
器是用于癌症放射治
疗的大型医疗设备,
它通过产生X射线和
电子线,对病人体内
的肿瘤进行直接照射,
从而达到消除或减小
肿瘤的目的。
一、带电粒子的加速
+
+q
++
m
+ +
V0=0
一点,而且CD=2R,把一质量m=100 g、带电荷量q=10-4 C的带负
电小球,放在水平轨道的D点,由静止释放后,在轨道的内侧运动.g
=10 m/s2,则:
(1)小球到达B点时的速度是多大?
(2)小球到达B点时对轨道的压力是多大?
解析:(1)小球从 D 至 B 的过程中,由动能定理:
v
0
0
=
02
=
02 + 2
tan 2 tan
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①轨迹从两板正中间飞出;当偏转
电压为U2时,带电粒子沿②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 )
偏转距离 y= at ④
2
d
能飞出的条件为 y≤ ⑤
2
2Ud2
联立①~⑤式解得 U′≤ 2 =4.0×102 V
l
即要使电子能飞出,所加电压最大为 400 V.
[答案]
400 V
如图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度不计),经
灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进
双光子医用直线加速
器是用于癌症放射治
疗的大型医疗设备,
它通过产生X射线和
电子线,对病人体内
的肿瘤进行直接照射,
从而达到消除或减小
肿瘤的目的。
一、带电粒子的加速
+
+q
++
m
+ +
V0=0
《带电粒子在电场中的运动》PPT教学课件
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二、带电粒子的偏转
1.条件:带电粒子的初速度方向跟电场力的方向_垂__直_。
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一、带电粒子的加速
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1.带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件:只受电场力作用 PPT素材:/sucai/
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2.运动性质:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运动轨迹 英语课件:/kejian/yingyu/ 美术课件:/kejian/meishu/
带电粒子在电场中的运动ppt课件
2.2 带电粒子在电场中的运动
电子被加速后轰击重金属靶时,会产生射线,可用于放射治疗。
在原子物理、核物理等领域,带电粒子被加速成高能粒子,轰击
原子、原子核,帮助人类认识物质微观结构。
电子在加速器中
是受到什么力作
用而加速的呢?
两类带电粒子
1.微观带电粒子(基本粒子):电子、质子、α粒子,正负离子等.
图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电
室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打
到纸上,显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力,为使打在纸上的字
迹缩小(偏转距离减小),下列措施可行的是( BC )
A.减小墨汁微粒的质量
B.增大偏转电场两板间的距离
C.减小偏转电场的电压
D.减小墨汁微粒的喷出速度
的匀强电场,如图所示。若两板间距 d=1.0 cm,
板长 l=5.0 cm,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?
1 2
[解析] 加速过程,由动能定理得 eU= mv0
①
2
进入偏转电场,电子在平行于板面方向上做匀速运动 l=v0t
②
F eU′
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a=m= dm ③
代入绝对值进行计算,方向另外判断;
凡是标量运算,涉及有正负号的相关物理量均代入正负号进
行计算。这样统一后计算就不易出错了。
例1. (多选)如图,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,加速度越小
B.两板间距离越小,则电子到达 Q 板时的
是 Ek1;如果 UAB=-600 V,那么电子射出圆盘中心的动能是
电子被加速后轰击重金属靶时,会产生射线,可用于放射治疗。
在原子物理、核物理等领域,带电粒子被加速成高能粒子,轰击
原子、原子核,帮助人类认识物质微观结构。
电子在加速器中
是受到什么力作
用而加速的呢?
两类带电粒子
1.微观带电粒子(基本粒子):电子、质子、α粒子,正负离子等.
图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电
室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打
到纸上,显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力,为使打在纸上的字
迹缩小(偏转距离减小),下列措施可行的是( BC )
A.减小墨汁微粒的质量
B.增大偏转电场两板间的距离
C.减小偏转电场的电压
D.减小墨汁微粒的喷出速度
的匀强电场,如图所示。若两板间距 d=1.0 cm,
板长 l=5.0 cm,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?
1 2
[解析] 加速过程,由动能定理得 eU= mv0
①
2
进入偏转电场,电子在平行于板面方向上做匀速运动 l=v0t
②
F eU′
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a=m= dm ③
代入绝对值进行计算,方向另外判断;
凡是标量运算,涉及有正负号的相关物理量均代入正负号进
行计算。这样统一后计算就不易出错了。
例1. (多选)如图,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,加速度越小
B.两板间距离越小,则电子到达 Q 板时的
是 Ek1;如果 UAB=-600 V,那么电子射出圆盘中心的动能是
高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课件(共31张PPT)
可能质量不同,因而它们在电场中的加速 度可以互不相同,这是静电场与重力场的 重要区别。
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器,可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管,如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成,管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子,前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成,如图所示,如果在荧 光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( A )
A.极板x应带正电,极板y应带正电 B.极板x′应带正电,极板y应带正电 C.极板x应带正电,极板y′应带正电 D.极板x′应带正电,极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示,如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压,在XX′之间加上图(b) 所示电压,荧光屏上会出现的波形是( C )
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力,所以在这个方向做匀速运动,由
l = v0t 可求得:t=l/v0 代入数据得:y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
(2)偏转角度θ如图所示,由于电子在平行 于板面的方向不受力,
它离开电场时,这个方
向的分速度仍是v0, 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e=1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置,从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动,下列对电子的描述中正确的是 ( ABD) A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化,在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化, 则在荧光屏上会看到的图形是( B )
示波管的原理
1.有一种电子仪器叫示波器,可以用来观察 电信号随时间变化的情况。
2.示波器的核心部件是示波管,如图所示是 它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧 光 屏组成,管内抽成真空。电子枪的作用 是产生高速飞行的一束电子,前面例题1实 际上讲的就是电子枪的原理。
8.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成,如图所示,如果在荧 光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( A )
A.极板x应带正电,极板y应带正电 B.极板x′应带正电,极板y应带正电 C.极板x应带正电,极板y′应带正电 D.极板x′应带正电,极板y′应带正电
9.示波管内部结构如图所示,如果在电极YY′之 间加上图(a)所示的电压,在XX′之间加上图(b) 所示电压,荧光屏上会出现的波形是( C )
其中t为飞行2 时间。由于电子在平行于板面的方 向不受力,所以在这个方向做匀速运动,由
l = v0t 可求得:t=l/v0 代入数据得:y=0.36cm 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离 0.36 cm。
(2)偏转角度θ如图所示,由于电子在平行 于板面的方向不受力,
它离开电场时,这个方
向的分速度仍是v0, 而垂 直于板面的分速度是
5.现代实验测出的电子电荷量是 e=1.60×10-19C
【课堂训练】
1.如图所示装置,从A板释放的一个无初速电子 向B板方向运动,下列对电子的描述中正确的是 ( ABD) A.电子到达B板时动能是eU B.从B板到C板时动能变化为零 C.电子到达D板时动能是3eU D.电子在A板和D板之间往复运动
10.图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY ′之 间所加的电压图按图(b)所示的规律变化,在电 极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化, 则在荧光屏上会看到的图形是( B )
2022届高考物理一轮复习:电场部分 带电粒子在电场中的运动课件(91张PPT)
提示:根据电势的高低可判断出电场强度的方向;根据等差等势线的疏密程度可 判断电场强度的强弱。 解析:由图可知,此电场为非匀强电场,且 Q 点处电场强度小于 P 点处电场强 度,电子仅在电场力作用下沿直线从 P 运动到 Q ,做加速度越来越小的加速运 动,这一过程电子运动的 v-t 图象可能是A。
例题——带电粒子在非匀强电场中做直线运动的处理方法
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算 (2016·北京理综)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后 ,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知 电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看 做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d.
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算
(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂 直板面方向的偏转距离Δy;
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算
提示:分别计算电子所受重力和电 场力的数量级进行比较。 解析:只考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重 力 由于F≫G,因此不需要考虑电子所受的重力
例题——示波管模型中粒子偏转角的影响因素
②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有 明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。
例题——带电粒子在非匀强电场中做直线运动的处理方法
(2012·福州质检)电场中某三条等差等势线如图实线 a、b、c 所示。一电子仅在 电场力作用下沿直线从 P 运动到 Q,已知电势 φa>φb>φc ,这一过程电子运动 的v-t图象可能是下列各图中A的( )
提示:两板逆时针旋转时,两板间的电场也跟着一同旋转。
解析:两平行 属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qe,现将两板绕过a点 的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后,两板间电场强度方向逆时针旋转45°,电场 力方向也逆时针旋转45°,但大小不变,此时电场力和重力的合力大小恒定,方 向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项d正确.
例题——带电粒子在非匀强电场中做直线运动的处理方法
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算 (2016·北京理综)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后 ,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知 电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看 做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d.
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算
(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂 直板面方向的偏转距离Δy;
例题——示波器模型中粒子偏转的相关计算
提示:分别计算电子所受重力和电 场力的数量级进行比较。 解析:只考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重 力 由于F≫G,因此不需要考虑电子所受的重力
例题——示波管模型中粒子偏转角的影响因素
②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有 明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。
例题——带电粒子在非匀强电场中做直线运动的处理方法
(2012·福州质检)电场中某三条等差等势线如图实线 a、b、c 所示。一电子仅在 电场力作用下沿直线从 P 运动到 Q,已知电势 φa>φb>φc ,这一过程电子运动 的v-t图象可能是下列各图中A的( )
提示:两板逆时针旋转时,两板间的电场也跟着一同旋转。
解析:两平行 属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qe,现将两板绕过a点 的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后,两板间电场强度方向逆时针旋转45°,电场 力方向也逆时针旋转45°,但大小不变,此时电场力和重力的合力大小恒定,方 向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项d正确.
高中物理带电粒子在电场中的运动ppt课件
由动能定理得qU1=12mv02,v0= 2qmU1.
(2)离子在偏转电场中运动的时间 t 由于偏转电场是匀强电场,所以离子的运动类似平抛运 动.即:水平方向为速度为 v0 的匀速直线运动;竖直方向为初 速度为零的匀加速直线运动.则离子在偏转电场中的运动时间
t=vL0=L
m 2qU1.
第一章 静电场
第一章 静电场
【特别提醒】 (1)对带电粒子进行受力分析、运动特点分 析、力做功情况分析是选择解题规律的关键.
(2)选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑,应用功能 关系列式简单、方便,不易出错.
第一章 静电场
如下图所示,两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子 质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远 到达A点,然后返回,|OA|=h,此电子具有的初动能是( )
则:tan θ=xy ql2U
则 x=tany θ=2mqlvU02d=2l mv02d
由此可知,粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板 间的 l/2 处沿直线射出似的.
第一章 静电场
如下图所示,在xOy平面上第Ⅰ象限内有平行于y轴的有 界匀强电场,方向如图.y轴上一点P的坐标为(0,y0),有一电 子以垂直于y轴的初速度v0从P点垂直射入电场中,当匀强电场 的场强为E时,电子从A点射出,A点坐标为(xA,0),则A点速度 vA的反向延长线与速度v0的延长线交点坐标为( )
edh A. U
eU C.dh
B.edUh eUh
D. d
第一章 静电场
解析: 答案: D
第一章 静电场
2.证明粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间 2l 处沿直线射出似的?
如图所示,粒子射出电场 时速度的反向延长线与初速 度方向的延长线相交于O点, O点与电场边缘的距离为x,
人教版高中物理必修三 《带电粒子在电场中的运动》PPT优质课件
粒子的加速问题时,一般应用动能定理。
第六页,共二十六页。
名师指点
解决带电粒子在电场中加速时的基本思路
第七页,共二十六页。
新知探究
知识点
1 带电粒子在电场中的加速
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,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。电子射出后的速度有多大?设电子刚从金属
1 带电粒子在电场中的加速
2.两种处理方法:
(1)利用动力学公式求解:在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学
公式分析,当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过
程的物理量时,适合用该思路分析。
F qU
a
m md
根据v v 2ad
2
2
2
1
可得v2 2qU / m
第五页,共二十六页。
A. 两带电小球所带电量可能相等
B. 两带电小球在电场中运动的时间一定相等
C. 两带电小球在电场中运动的加速度M一定大于N
D. 两带电小球离开电场时的动能M可能小于N
第十九页,共二十六页。
课堂训练
解析:ABC.竖直方向小球M做加速运动,小球N以相同的
速率做减速运动,且竖直方向位移大小相等,加速度相同,则
第九页,共二十六页。
新知探究
知识点
1 带电粒子在电场中的加速
例题2:如图所示,水平放置的A、B两平行板相距h,上板A带正电。现
有质量为m,带电量为+q的小球在B板下方距离为H处,以初速度V0竖直向
上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差UAB应
为多少?
带电粒子在电场中的运动PPT课件
上距离界面PS 9 cm处, 粒子穿过界面PS最后垂 直打在放置于中心线上 的荧光屏bc上。(静电力 常数k=9×109 N·m2/C2)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远?
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略,则( )
A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动 B.若电子是在t=T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 C.若电子是在t=3T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是( A ) A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?到 达PS界面时距D点多远?
(2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电量的大小.
力的影响均可忽略,则( )
A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动 B.若电子是在t=T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 C.若电子是在t=3T/8时刻进入的,它可能时而向B板
运动,时而向A板运动,最后打在B板上 D.若电子是在t=T/2 时刻进入的,它可能 时而向B板运动,时 而向A板运动.
许电流从a流向b,不允许电流从b流向a.平行板电 容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态,当两 极板A和B的间距稍增大一些后,微粒P的运动情
况是( A ) A. 仍静止不动 B. 向下运动
D a b PA
B
C. 向上运动
D. 无法判断
解:A和B的间距d稍增大,电容C减小, Q=CU要减小,二极管不允许电流从b流向a,
x vBt 2.4 m
s d 2 x2 2.53 m
例7、两平行金属板A、B板长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子带电量q=10-10 C,质量m=10-20 kg,沿电场中心线OR垂直电场线飞入电场,
初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面 MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界 面影响),已知两界面MN、PS相距为12 cm,O点在中心线
第十章5.带电粒子在电场中的运动人教版高中物理必修三PPT课件
射入两极板间,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,已知板
长为l,板间电压为U,板间距为d,不计粒子的重力。
试结合上述情境讨论:
(1)怎样求带电粒子在电场中运动的时间t?
(2)粒子加速度大小是多少?方向如何?
(3)怎样求粒子射出电场时在静电力方向上的偏转距离?
(4)粒子离开电场时垂直电场方向和沿电场方向的速度。
电场,受到与初速度方向垂直的恒定静电力作用而做匀变速曲线运
动。
2.处理方法:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,
将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解:(1)沿
初速度方向的分运动为匀速直线运动。(2)沿静电力方向的分运动
为初速度为零的匀加速直线运动。
必备知识
自我检测
三、示波管的原理
2
。
;若运动距离为L,
必备知识
自我检测
(2)(粒子在非匀强电场中的运动)质量为m、电荷量为q的带电粒子
(不计重力)初速度为零,经过电势差为U的电场加速后,根据动能定
理得末速度 v= 2。必备知识自我检测
二、带电粒子的偏转
1.运动状态分析:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强
4、理想气体的微观本质是忽略了分子力,没有分子势能,理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ,与气体的体积无关,只有分子动
能。 板长l=5.0 cm。
一、核反应
②如果同时有大量粒子,或两个粒子向来的时间间隔小于200μs,计数器也不能区分。
(1)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?
五、对气体实验定律的微观解释
(2)质量较大的微粒:带电小球、带电油滴、带电颗粒等,除有说明
长为l,板间电压为U,板间距为d,不计粒子的重力。
试结合上述情境讨论:
(1)怎样求带电粒子在电场中运动的时间t?
(2)粒子加速度大小是多少?方向如何?
(3)怎样求粒子射出电场时在静电力方向上的偏转距离?
(4)粒子离开电场时垂直电场方向和沿电场方向的速度。
电场,受到与初速度方向垂直的恒定静电力作用而做匀变速曲线运
动。
2.处理方法:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,
将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解:(1)沿
初速度方向的分运动为匀速直线运动。(2)沿静电力方向的分运动
为初速度为零的匀加速直线运动。
必备知识
自我检测
三、示波管的原理
2
。
;若运动距离为L,
必备知识
自我检测
(2)(粒子在非匀强电场中的运动)质量为m、电荷量为q的带电粒子
(不计重力)初速度为零,经过电势差为U的电场加速后,根据动能定
理得末速度 v= 2。必备知识自我检测
二、带电粒子的偏转
1.运动状态分析:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强
4、理想气体的微观本质是忽略了分子力,没有分子势能,理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ,与气体的体积无关,只有分子动
能。 板长l=5.0 cm。
一、核反应
②如果同时有大量粒子,或两个粒子向来的时间间隔小于200μs,计数器也不能区分。
(1)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?
五、对气体实验定律的微观解释
(2)质量较大的微粒:带电小球、带电油滴、带电颗粒等,除有说明
人教版高中物理必修三第十章 5.带电粒子在电场中的运动课件
附近向负极板运动。
试结合上述情境讨论:
(1)怎样计算它到达负极板时的速度?
(2)若粒子带的是负电荷(初速度为v0),将做匀减速直线运动,如果
能到达负极板,其速度如何?
(3)上述问题中,两块金属板是平行的,两板间的电场是匀强电场,
如果两金属板是其他形状,中间的电场不再均匀,上面的结果是否
仍然适用?为什么?
强电场,受到与初速度方向垂直的恒定静电力作用而做匀变速曲线
运动。
2.处理方法:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电
场,将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解:(1)沿
初速度方向的分运动为匀速直线运动。(2)沿静电力方向的分运动
为初速度为零的匀加速直线运动。
课前篇自主预习
必备知识
不变,故 A、B 项错误,C 项正确;粒子做初速度为零的匀加速直线运
在电场中的偏转是曲线运动。
答案:√
课前篇自主预习
必备知识
自我检测
2.一带电粒子在电场中只受静电力作用时,它不可能出现的运动
状态是(
)
A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动 D.匀变速曲线运动
解析:粒子合力不为0,不可能做匀速直线运动,故A不可能;粒子合
力不为0,当初速度方向与加速度方向相同(或相反),若受到的静电
探究一
探究二
随堂检测
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度仍
为v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速
2
度变为
C.如果 A、K 间距离不变而电压减半,则电子离开 K 时的速度变
√2
为2v
2
试结合上述情境讨论:
(1)怎样计算它到达负极板时的速度?
(2)若粒子带的是负电荷(初速度为v0),将做匀减速直线运动,如果
能到达负极板,其速度如何?
(3)上述问题中,两块金属板是平行的,两板间的电场是匀强电场,
如果两金属板是其他形状,中间的电场不再均匀,上面的结果是否
仍然适用?为什么?
强电场,受到与初速度方向垂直的恒定静电力作用而做匀变速曲线
运动。
2.处理方法:带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电
场,将带电粒子的运动沿初速度方向和静电力方向进行分解:(1)沿
初速度方向的分运动为匀速直线运动。(2)沿静电力方向的分运动
为初速度为零的匀加速直线运动。
课前篇自主预习
必备知识
不变,故 A、B 项错误,C 项正确;粒子做初速度为零的匀加速直线运
在电场中的偏转是曲线运动。
答案:√
课前篇自主预习
必备知识
自我检测
2.一带电粒子在电场中只受静电力作用时,它不可能出现的运动
状态是(
)
A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动 D.匀变速曲线运动
解析:粒子合力不为0,不可能做匀速直线运动,故A不可能;粒子合
力不为0,当初速度方向与加速度方向相同(或相反),若受到的静电
探究一
探究二
随堂检测
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度仍
为v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速
2
度变为
C.如果 A、K 间距离不变而电压减半,则电子离开 K 时的速度变
√2
为2v
2
电容器 带电粒子在电场中的运动(共65张PPT)
(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量 不变.
(2)用决定式 C=4επrkSd分析平行板电容器电容的
变化. (3)用定义式 C=UQ分析电容器所带电荷量或两极
板间电压的变化. (4)用 E=Ud 分析电容器极板间场强的变化.
2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况归纳: (1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电 池的两极相连接:
A.0<t0<T4 3T
C. 4 <t0<T
T 3T B.2<t0< 4 D.T<t0<98T
【思路点拨】加在平行板 A,B 间的电压成周期性 变化,A、B 间电场成周期性变化,在一个周期内,前T2
和后T2的场强大小相等,方向相反.
【解析】若 0<t0<T4,带正电粒子先加速向 B 板运动、 再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至 零;如此反复运动,每次向右运动的距离大于向左运动
加速运动
D.保持电键K闭合,把电容器两极板距离增大,微 粒将向下做加速运动
【解析】带电粒子受重力和竖直向上的电场力作 用而静止,可知粒子带负电,故选项 A 错.由于粒子 处于平衡状态,有 qE=mg,E 为极板间的电场强度, 电源电动势的大小 ε=Ed=mqgd,选项 B 正确.断开 电键 K,极板间电场没有改变,微粒仍将静止不动, 选项 C 错.保持 K 闭合,把电容器两极板距离增大, 则极板间电场的电场强度变小,微粒将向下做加速运 动.选项 D 正确.
也可以同时研究几种场共同作用的效果,将叠加场等 效为一个简单场,然后与重力场中的力学问题进行类 比,利用力学规律和方法进行分析和解答.
带电小球在匀强电场和重力场的叠加场中的圆周运动, 可以利用平行四边形定则求出带电体所受重力和静电 力的合力作为带电体受到的“等效重力”,然后根据 力学中处理圆周运动的方法进行解决.
(2)用决定式 C=4επrkSd分析平行板电容器电容的
变化. (3)用定义式 C=UQ分析电容器所带电荷量或两极
板间电压的变化. (4)用 E=Ud 分析电容器极板间场强的变化.
2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况归纳: (1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电 池的两极相连接:
A.0<t0<T4 3T
C. 4 <t0<T
T 3T B.2<t0< 4 D.T<t0<98T
【思路点拨】加在平行板 A,B 间的电压成周期性 变化,A、B 间电场成周期性变化,在一个周期内,前T2
和后T2的场强大小相等,方向相反.
【解析】若 0<t0<T4,带正电粒子先加速向 B 板运动、 再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至 零;如此反复运动,每次向右运动的距离大于向左运动
加速运动
D.保持电键K闭合,把电容器两极板距离增大,微 粒将向下做加速运动
【解析】带电粒子受重力和竖直向上的电场力作 用而静止,可知粒子带负电,故选项 A 错.由于粒子 处于平衡状态,有 qE=mg,E 为极板间的电场强度, 电源电动势的大小 ε=Ed=mqgd,选项 B 正确.断开 电键 K,极板间电场没有改变,微粒仍将静止不动, 选项 C 错.保持 K 闭合,把电容器两极板距离增大, 则极板间电场的电场强度变小,微粒将向下做加速运 动.选项 D 正确.
也可以同时研究几种场共同作用的效果,将叠加场等 效为一个简单场,然后与重力场中的力学问题进行类 比,利用力学规律和方法进行分析和解答.
带电小球在匀强电场和重力场的叠加场中的圆周运动, 可以利用平行四边形定则求出带电体所受重力和静电 力的合力作为带电体受到的“等效重力”,然后根据 力学中处理圆周运动的方法进行解决.
带电粒子在电场中的运动ppt课件
A
B
C
D
E
F
U
-
U ~
+
U
u0
多级直线加速器示意图
0
T
2T
t
-u0
二、带电粒子在电场中的偏转
【情景】如图,水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L,相距为d,极板间的
电压为U。一电荷量为q质量为m的电子,从两板中央以水平速度v0射入。
【问题】
-
Y
1.请你分析电子的运动? 2.求电子穿出电场时的侧移量y与偏转角的tanθ.
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.
★研究带电粒子运动的主要工具:
电场力 F=qE
加速度 a=F/m
电场力的功 W=qU
动能定理
W
qU
1 2
mvt 2
1 2
mv02
一、带电粒子在电场中的加速
【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。
第十章 静电场中的能量 第 5 节 带电粒子在电场中的运动
教学目标
1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律. 2.带电粒子在电场中的偏转问题及应用 3.知道示波器的主要构造和工作原理.
新课引入
大型粒子对撞机
医用直线加速器(IGRT)
示波器
新课引入
在现代科学实验和技术设备中,常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。
t
X
Y′
课堂小结
通过本节课的学习,你学到了哪些知识?学会了哪些方法?
知识总结:
1.带电粒子在电场中的加速运动。
带电粒子在电场中的运动--优质获奖课件
答案 C
借题发挥 解答本题的关键是要通过读题理解 灵敏度的物理含义,然后通过运算得出灵敏度 的表达式来加以分析选择.
【变式 2】 示波管是一种多功能电学仪器,它的工作原理可 以等效成下列情况:如图 1-4-8 所示,真空室中电极 K 发出电 子(初速度不计),经过电压为 U1 的加速电场后,由小孔 S 沿水平 金属板 A、B 间的中心线射入板中.金属板长为 L,相距为 d,当 A、B 间电压为 U2 时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显 示亮点.已知电子的质量为 m、电荷量为 e,不计电子重力,下列 情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是( ).
度为vy.根据题意得:eU1=12mv20.
①
电子在A、B间做类平抛运动,当其离开偏转电场时侧向速
度为vy=at=emUd2·vL0.
②
结合①②式,速度的偏转角θ满足: tan θ=vv0y=2Ud2UL1. 显然,欲使θ变大,应该增大U2、L,或者减小U1、d.正确选 项是B.
答案 B
【典例 3】 在如图 1-4-9 所示的平行板电容器的两板 A、 B 上分别加如图 1-4-10①、②所示的两种电压,开始 B 板的电 势比 A 板高.在电场力作用下原来静止在两板中间的电子开始运 动.若两板间距足够大,且不计重力,试分析电子在两种交变电 压作用下的运动情况,并画出相应的 v-t 图象.
式中vy=at=qdUm1·vl0,vx=v0,代入得tan θ=mqUv201dl .
粒子从偏转电场中射出时偏移量y=
1 2
at2=
1 2
·qdUm1
·vl0
2,作粒
子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,
qU1l2 则x=tany θ=2qdUm1vl02=2l .
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复习: 1。基本规律和定律:
1) 匀变速运动规律—匀变速直线运动的所有公式; 2)牛顿运动定律——牛顿三大定律; 3)曲线运动的处理方法——运动的合成和分解; 4)动能定理; 5)能量守恒定律;
.
1
第八节 带电粒子 在电场中的运动
.
2
一、带电粒子在电场中的加速
例题:在加上电压U并处于真空中的金属 板间有一正电荷q,质量为m,只在电场力 作用下从静止释放,电荷将做什么运动?
中,射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板 的长度为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间
电压U=200V.4)如何求电子离开电场时的
速度?
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
.
16
二。带电粒子(微粒)在电场中的偏转问题
+ 处理电偏转问题的基本思路: + 1.运动的合成与分解; + 2.能量观点(动能定理).
++++++
+q
d
v0
F- - - - - -
l
.
7
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
++++++
+q v0
X
- - - - - -y
Y
L
垂直电场方向:匀速直线运动 沿电场方向:初速为零的匀加速直线运动
.
8
做类似平抛运动
垂直电
Vx=V0
运 场方向: X =V0t 动
分
ay=F/m=qE/m=qU/md
.
21
练习1:一个初速度为零的电子,在场强为 4.0×103 V/m的匀强电场中被加速,求经过 2.0×10-8 s后,电子的速度和动能。
(2)非匀强电场:如单个的正电荷形成的电场、 单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电 场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板 所形成的电场等。
3 、分析受力时要多一项电场力,讨论功能问题 时要正确计算电场力做功及电势能的变化。
.
20
直线加速器
~
粒子在每个加速电场中的运动时间相等,因为交变电压的变化周期相同
析
沿电场 y1 2a t21 2q m Et21 2q m U dt2 方向:
Vy atqm Etq m U dt
Vt2=V02+Vy2
Φ=?
.
9
例题2:
如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿 垂直电场方向射入的电场,两极板的长度为
L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压U=200V.
vy
vt
++++++ φ
v0
F
y
-q
v0
m- - - d- - -
L
U2
.
14
3)电子离开电场时沿电场方向的分速度为Vy,
eU l
vy
at
md
v0
离开电场时的偏转角度为
tan
vy v0
eUl mdv02
角度为6.8度
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
------
.
15
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场
(2)带电体(如液滴、尘埃、小球等),一般重 力不能忽略。
一般情况下,带电粒子指微观粒子,但有时粒 子的含义不明确,需根据题目所给条件加以分析。 如重力与电场力大小相近时,重力不可忽略;若电 场力远大于重力,可忽略;也可根据物体的运动性 质来判断。
.
19
2、电场:
(1)匀强电场:如在带等量异种电荷的平行金属 板之间的电场
注:该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。
.
4
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,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。电子射出后的速度有多大? 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。
金属丝
金属板
电子的质量为
V
0.91×10-30 kg, E
W qU 1 2m V t21 2m V 0 2
对于匀强电场则常用
W E q y q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
.
17
例题:
在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷q,质量 为m,只在电场力作用下从静止释放,电荷将做什么运动?
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,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。电子射出后的速度有多 大?
电子的电荷量
e=1.6×10-19 C
-U +
.
5
解:金属丝和金属板间的电场虽然不是 匀强电场,但仍可用
WeU1mv2 0 2
可得 v 2 e U m
代入数据得:v=3.0×107 m/s
.
6
如图一带电粒子以垂直匀强电 场的场强方向以初速度v0射入电 场,若不计粒子的重力,带电粒 子将做什么运动?
(其中t为电子在电场中运动时间),
根据y=at2 /2中,得到 y eU ( l )2 2md v
代入数值得y=0.36cm
.
13
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场中,
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压
U=200V.求3)电子离开电场时偏转的角度φ。
求电荷到达负极板时的速度?
U +
+
+
•q
+
F
-
--
-
+
d
-
A
B
.
3
1。运用运动学和动力学方法求解,设板间
距为d,因电场力为恒力,所以有
a F qU m md
根 据 v22v122ad
可 得 v2 2qU/m
2。运用能量观点求解
根 据 W q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
可 得 v2 2qU/m
例题2: 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方
向射入的电场,两极板的长度为L=6.0cm,相距d=2cm, 极板间电压U=200V.求1)电子射出注意:1、带电粒子:
(1)一般微观粒子(如电子、质子等),在电场 中运动时重力远小于电场力,所以一般不计重力。 但质量不可忽略。
U=200V.求2)电子射出电场时沿垂直板面方
向偏移的距离y。
F
++++++
y
-q
m- - - d- - -
L
U
.
12
解: 1)电子在垂直电场方向做匀速运动,由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0,
2)电子在沿电场方向做匀加速运动, 加速度a=F/m=qE/m=eU/md. 电子射出电场时竖直偏移的距离y=at2 /2,
求1)电子射出电场所用时间?
++++++ F
-q
v0
m- - - d- - -
L
U
.
10
解: 1)电子在水平方向做匀速运动,由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0,
.
11
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场中,
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压
1) 匀变速运动规律—匀变速直线运动的所有公式; 2)牛顿运动定律——牛顿三大定律; 3)曲线运动的处理方法——运动的合成和分解; 4)动能定理; 5)能量守恒定律;
.
1
第八节 带电粒子 在电场中的运动
.
2
一、带电粒子在电场中的加速
例题:在加上电压U并处于真空中的金属 板间有一正电荷q,质量为m,只在电场力 作用下从静止释放,电荷将做什么运动?
中,射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板 的长度为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间
电压U=200V.4)如何求电子离开电场时的
速度?
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
.
16
二。带电粒子(微粒)在电场中的偏转问题
+ 处理电偏转问题的基本思路: + 1.运动的合成与分解; + 2.能量观点(动能定理).
++++++
+q
d
v0
F- - - - - -
l
.
7
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
++++++
+q v0
X
- - - - - -y
Y
L
垂直电场方向:匀速直线运动 沿电场方向:初速为零的匀加速直线运动
.
8
做类似平抛运动
垂直电
Vx=V0
运 场方向: X =V0t 动
分
ay=F/m=qE/m=qU/md
.
21
练习1:一个初速度为零的电子,在场强为 4.0×103 V/m的匀强电场中被加速,求经过 2.0×10-8 s后,电子的速度和动能。
(2)非匀强电场:如单个的正电荷形成的电场、 单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电 场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板 所形成的电场等。
3 、分析受力时要多一项电场力,讨论功能问题 时要正确计算电场力做功及电势能的变化。
.
20
直线加速器
~
粒子在每个加速电场中的运动时间相等,因为交变电压的变化周期相同
析
沿电场 y1 2a t21 2q m Et21 2q m U dt2 方向:
Vy atqm Etq m U dt
Vt2=V02+Vy2
Φ=?
.
9
例题2:
如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿 垂直电场方向射入的电场,两极板的长度为
L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压U=200V.
vy
vt
++++++ φ
v0
F
y
-q
v0
m- - - d- - -
L
U2
.
14
3)电子离开电场时沿电场方向的分速度为Vy,
eU l
vy
at
md
v0
离开电场时的偏转角度为
tan
vy v0
eUl mdv02
角度为6.8度
Vy Vt
++++++
φ y
V0
v0
------
.
15
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场
(2)带电体(如液滴、尘埃、小球等),一般重 力不能忽略。
一般情况下,带电粒子指微观粒子,但有时粒 子的含义不明确,需根据题目所给条件加以分析。 如重力与电场力大小相近时,重力不可忽略;若电 场力远大于重力,可忽略;也可根据物体的运动性 质来判断。
.
19
2、电场:
(1)匀强电场:如在带等量异种电荷的平行金属 板之间的电场
注:该方法不仅适用于匀强电场也适用于非匀强电场。
.
4
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,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。电子射出后的速度有多大? 设电子刚从金属丝射出时的速度为零。
金属丝
金属板
电子的质量为
V
0.91×10-30 kg, E
W qU 1 2m V t21 2m V 0 2
对于匀强电场则常用
W E q y q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
.
17
例题:
在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷q,质量 为m,只在电场力作用下从静止释放,电荷将做什么运动?
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,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。电子射出后的速度有多 大?
电子的电荷量
e=1.6×10-19 C
-U +
.
5
解:金属丝和金属板间的电场虽然不是 匀强电场,但仍可用
WeU1mv2 0 2
可得 v 2 e U m
代入数据得:v=3.0×107 m/s
.
6
如图一带电粒子以垂直匀强电 场的场强方向以初速度v0射入电 场,若不计粒子的重力,带电粒 子将做什么运动?
(其中t为电子在电场中运动时间),
根据y=at2 /2中,得到 y eU ( l )2 2md v
代入数值得y=0.36cm
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13
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场中,
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压
U=200V.求3)电子离开电场时偏转的角度φ。
求电荷到达负极板时的速度?
U +
+
+
•q
+
F
-
--
-
+
d
-
A
B
.
3
1。运用运动学和动力学方法求解,设板间
距为d,因电场力为恒力,所以有
a F qU m md
根 据 v22v122ad
可 得 v2 2qU/m
2。运用能量观点求解
根 据 W q U 1 2m V t2 1 2m V 0 2
可 得 v2 2qU/m
例题2: 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方
向射入的电场,两极板的长度为L=6.0cm,相距d=2cm, 极板间电压U=200V.求1)电子射出注意:1、带电粒子:
(1)一般微观粒子(如电子、质子等),在电场 中运动时重力远小于电场力,所以一般不计重力。 但质量不可忽略。
U=200V.求2)电子射出电场时沿垂直板面方
向偏移的距离y。
F
++++++
y
-q
m- - - d- - -
L
U
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12
解: 1)电子在垂直电场方向做匀速运动,由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0,
2)电子在沿电场方向做匀加速运动, 加速度a=F/m=qE/m=eU/md. 电子射出电场时竖直偏移的距离y=at2 /2,
求1)电子射出电场所用时间?
++++++ F
-q
v0
m- - - d- - -
L
U
.
10
解: 1)电子在水平方向做匀速运动,由 L=v0t
可求得电子在电场中的运动时间t=L/v0,
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例题2: 一电子水平射入如图所示的电场中,
射入时的速度V0=3.0X107m/s.两极板的长度 为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压