带电粒子在电场中的加速和偏转1课件.ppt

1、第九节第九节 带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的 加速和偏转加速和偏转 某些带电体是否考虑重力，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要根据题目暗示或运动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的、带电的基本粒子基本粒子：如电子，质子，：如电子，质子，粒子，正粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不得多，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）。考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、

2、尘埃等。除：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。非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。带电粒子在匀强电场中运动状态：带电粒子在匀强电场中运动状态：匀变速直线运动匀变速直线运动加速、减速加速、减速匀变速曲线运动匀变速曲线运动偏转偏转1.平衡平衡（F合合=0）2.匀变速运动匀变速运动（F合合0）静止静止匀速直线运动匀速直线运动一加速一加速:1在匀强场中加速：在匀强场中加速：例例1.真空真空,两极板两极板AB，电压，电压U，板距，板距d，粒子：粒子：m、+q、V0=0 求求Vt？+ABU+-F如图，不计重力如图，不计重力法（一）运动和力的观点法（一）运动和力的观

3、点adVt22mqEa dUE mqUtV2法（二）能量法（二）能量动能定理动能定理：KEW0221tmVqU 或能量守恒或能量守恒：0221tmVqU 增减电KE2非匀强场：非匀强场：AB+qFAB电压电压U，求求Vt？动能定理：动能定理：0221tmVqU 结论：无论是否匀强电场，电场力的功取结论：无论是否匀强电场，电场力的功取决于决于qU。）例题例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出

4、后的速度有多大？出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的设电子刚从金属丝射出时的速度为零。速度为零。解解:电子电荷量为电子电荷量为e,根据动能定理可得根据动能定理可得qUmv221emeUv2sm/1091.02500106.123019sm/1037二偏转二偏转(条件：条件：V0E，且且F电电)V0如图：设加速电压如图：设加速电压U；偏转电压；偏转电压U，L，d；带电粒子带电粒子+，初速为，初速为0。U1 U2L分析粒子分为几个运动过程？各过程运动性质？分析粒子分为几个运动过程？各过程运动性质？进入偏转场类平抛；进入偏转场类平抛；F2Vt水平：匀直。水平：匀直。竖直：初速为竖直：初速为0，

5、匀加速直线。，匀加速直线。1加速：加速：02120mVqU1=F12偏转：偏转：U1 U2LVtF 加速度：加速度：mdqUmqEa2穿过偏转场的时间：穿过偏转场的时间：0VLt 侧位移：侧位移：221atyy221)(0VLmqE=024KEqEL=222PqEmL12212244dULUdqULqU 经同一电场加速、进经同一电场加速、进入同一偏转电场，侧入同一偏转电场，侧位移与位移与q、m无关。无关。偏转角：偏转角：tg00VatVVy=12202022qdUlqUpqEmlEqElmvqElk2偏转：偏转：U1 U2LVtFyV0Vy 末速度：末速度：202VVVt 速度的反向延长线与入

6、射方向的交点的位置：速度的反向延长线与入射方向的交点的位置：比较比较：tan2Ly 或或2/tanLy 交交“水平位移水平位移”的中点。的中点。打到屏上：打到屏上：y/=y+Stan（L/2+S）tan2偏转：偏转：U1 U2LVtFyV0VySy/偏转过程中的动能定理：偏转过程中的动能定理：若只对竖直方向若只对竖直方向2022121mVmVtF电电yF电电yqUy 0212tmV F电电y 让质子、让质子、的混合物沿着与电场垂的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的()

7、A.初速度初速度 B.初动能初动能C.初动量初动量 D.质量质量H21H31200mdvqULvvtiny201mvdqUL 三个三个粒子在同一地点沿同一方向垂粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入同一偏转电场直飞入同一偏转电场,出现了如图所示的轨出现了如图所示的轨迹迹,由此可以判断由此可以判断()A.在在b飞离电场的同时飞离电场的同时,a刚好打在其极板上刚好打在其极板上B.b和和c同时飞离电场同时飞离电场C.进入电场时进入电场时,c的速度最大的速度最大,a的速度最小的速度最小D.动能的增加值动能的增加值c最小最小,a和和b一样大一样大abc221aty dmvqUlaty20222121tvL0k

8、EW 如图所示如图所示,初速度为零的电子在电势差初速度为零的电子在电势差为为U1的电场中加速后的电场中加速后,垂直进入电势差为垂直进入电势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的在满足电子能射出偏转电场的条件下条件下,下列四种情况中下列四种情况中,一定能使电子的偏一定能使电子的偏转角度变大的是转角度变大的是()A.U1变大变大,U2变大变大 B.U1变小变小,U2变大变大 C.U1变大变大,U2变小变小 D.U1变小变小,U2变小变小U2U112202tandULUmdvLqU 一束电子流在经一束电子流在经U=5000V的加速电压的加速电压加速后加速后,在距两极板等距处垂直进入

9、平行板在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场间的匀强电场,如图所示如图所示,若两板间距若两板间距d=1.0 cm,板长板长l=5.0cm,那么那么,要使电子能从平行要使电子能从平行板间飞出板间飞出,两个极板上最多能加多大电压两个极板上最多能加多大电压.Udl偏转电压越高,偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出.即这时偏转量最大等于d/2,所加电压为最大值.122202242dULUvLmdqUy 如图所示如图所示,初速度为零的初速度为零的粒子和粒子和电子电子在电势差为在电势差为U1的电场中加速后的电场中加速后,垂直进入电垂直进入电势差为势差为U2的偏转电场的偏转电场,在满足电子能射出偏在

10、满足电子能射出偏转电场的条件下转电场的条件下,正确的说法是正确的说法是()A.粒子的偏转量大于电子的偏转量粒子的偏转量大于电子的偏转量 B.粒子的偏转量小于电子的偏转量粒子的偏转量小于电子的偏转量 C.粒子的偏转角大于电子的偏转角粒子的偏转角大于电子的偏转角 D.粒子的偏转角等于电子的偏转角粒子的偏转角等于电子的偏转角U2U112202tandULUmdvLqU122202242dULUvLmdqUy带电粒子的偏移量由系统决定带电粒子的偏移量由系统决定,而与粒子的质量、电荷量无关而与粒子的质量、电荷量无关设偏转极板长为设偏转极板长为l=1.6cm,两板间的距离为两板间的距离为d=0.50cm,

11、偏转板的右端距屏偏转板的右端距屏L=3.2cm,若若带粒子的质量为带粒子的质量为1.6X10-10kg,以以20m/s的初的初速度垂直电场方向进入偏转电场速度垂直电场方向进入偏转电场,两偏转板两偏转板间的电压是间的电压是8.0X103V,若带电粒子打到屏上若带电粒子打到屏上的点距原射入方向的距离是的点距原射入方向的距离是2.0cm,求这带求这带电粒子所带电荷量电粒子所带电荷量(不计空气阻力和重力不计空气阻力和重力).V02.0cmylL偏转匀速直线运动V1l/2三三.示波管原理示波管原理组成：组成：电子枪、偏转电极、荧光屏。电子枪、偏转电极、荧光屏。问题问题1：如果想使电子束在屏上：如果想使电

12、子束在屏上y轴方向上下运动，应加轴方向上下运动，应加什么样的偏转电压什么样的偏转电压Uy？1电子束竖直方向运动电子束竖直方向运动ydULUUyy124电子束随电子束随Uy的变化成正比变化。的变化成正比变化。问题问题2：若：若Uy=Umsint，则电子束如何运动？，则电子束如何运动？tUy示波管原理示波管原理 U1 U2LVtFySy/XYXyTx=Ty,2电子束水平方向运动电子束水平方向运动Xy问题问题3：要使电子束在：要使电子束在x轴上自左至轴上自左至右右匀速运动匀速运动，应加什么样的电压？，应加什么样的电压？xdULUUxx124同理：同理：且且Uxt可得可得xt 问题问题4.上述两种电压

13、同时加在上述两种电压同时加在Y、X两个偏转板上，且两个偏转板上，且Tx=Ty,看到的是什么样的图形？看到的是什么样的图形？tUXXy若若Tx=2Ty XyTx=Ty21例例2已知如图，灯丝热发射电子，电源电压已知如图，灯丝热发射电子，电源电压U、U/.试说明电子在三个空间的运动性质试说明电子在三个空间的运动性质当当UU/.时，电流计中有无电流？时，电流计中有无电流？UU/.时，电流计中有无电流？时，电流计中有无电流？A G B U U/C解：解：变加速，匀速，匀减速。变加速，匀速，匀减速。由动能定理：由动能定理：UU/.时，有时，有0/KEeUeU粒子不能到粒子不能到C板。板。U U/.时时,0/KEeUeU粒子能到粒子能到C板。表中有点流。板。表中有点流。