1、2012.82012.8. .22229 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动2012.82012.8. .22221 1、了解带电粒子在电场中的运动了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，只受电场力，带电粒子做匀变速运动带电粒子做匀变速运动。2 2、重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动电场中的运动。3 3、知道示波管的主要构造和工作原理知道示波管的主要构造和工作原理。2012.82012.8. .22223 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示、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或运动状态来判定电场中
2、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 1、带电的基本粒子：如电子，质子，、带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比正负离子等。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）。都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除、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。非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。2012.82012.8. .2222带电粒子在匀强电场中
3、带电粒子在匀强电场中运动情况：运动情况：受到恒定的电场力受到恒定的电场力受力情况：受力情况：做匀变速运动做匀变速运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动2012.82012.8. .2222一、带电粒子一、带电粒子( (微粒微粒) )在电场中的直线加速运动在电场中的直线加速运动、运用运动学知识求解运用运动学知识求解由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：mFa mqEmdqU由运动学公式：由运动学公式：adv2022vad mqU2只适用于只适用于匀强电场匀强电场初速度初速度不为零不为零呢？呢？2 2、用能量的知识来求解、用能量的知识来求解 由动能定理：由动能定理：2102qUmv
4、2qUvm 也适用于也适用于非匀强电场非匀强电场2012.82012.8. .2222若带正电粒子以若带正电粒子以V0负板向正板运动负板向正板运动带电粒子带电粒子(微粒微粒)在电场中的直线加速运动在电场中的直线加速运动+ +_加速电压加速电压E+q m分析粒子运动情况分析粒子运动情况2012.82012.8. .2222例例1.1.如图所示如图所示P P和和Q Q为两平行金属板，板间电压为为两平行金属板，板间电压为U U，在，在P P板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向Q Q 板运动，关于电子到达板运动，关于电子到达Q Q板时的速率，下列说法正确的是：（板时的速率，下列说法正确
5、的是：（ ）A A、两板间距离越大，加速时间越长，、两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大获得的速率就越大B B、两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大、两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C C、与两板间距离无关，仅与加速电压、与两板间距离无关，仅与加速电压U U有关有关D D、以上说法都不正确、以上说法都不正确C C2012.82012.8. .2222下列粒子由静止经加速电压为下列粒子由静止经加速电压为U U的电场加速的电场加速后，哪种粒子动能最大后，哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速哪种粒子速度最大度最大 （ ） A A、质子、质子 B B、电子、电子 C C、
6、氘核、氘核 DD、氦核、氦核 强化练习强化练习mqUv2qUmvEk221与与电量电量成正比成正比与与比荷平方根比荷平方根成成正比正比D DB2012.82012.8. .2222如图所示，如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的两块是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为平行金属板，质量为mm、电量为、电量为+q+q的质子，以极的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当小的初速度由小孔进入电场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子到达时，粒子到达N N板的速度为板的速度为v，如果要使这个带，如果要使这个带电粒子到达电粒子到达N N板的速度为板的速度为2 2v ，则下述方法能满足，则
7、下述方法能满足要求的是（要求的是（ ）A A、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为2U 2U B B、使、使MM、N N间电压增加为间电压增加为4U 4U C C、使、使MM、N N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 DD、使、使MM、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 MMN NU Ud d+B强化练习强化练习2012.82012.8. .2222如图所示的电场中有如图所示的电场中有A A、B B两点，两点，A A、B B的电势差的电势差U UABAB100V100V，一个质量为一个质量为m=m=2.02.01010-12-12kgkg、电量为电量为q=q=-5.0-
8、5.01010-8-8C C的带电的带电粒子，以初速度粒子，以初速度v0 = =3.03.010103 3m/sm/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子点，求粒子到达到达B B点时的速率。（不计粒子重力）点时的速率。（不计粒子重力）例与练例与练A A-v0B B202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUAB二、带电粒子的偏转：二、带电粒子的偏转：（不计重力）（不计重力）2012.82012.8. .2222位移偏向角位移偏向角速度偏向角速度偏向角若带电粒子以初速度若带电粒子以初速度V V0 0沿沿垂直于垂直于场强方向进入电场，场强方向进入电场，带电粒子带电粒子的运动将
9、如何运动？的运动将如何运动？ ld+ +- - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +Uv0q、mF+ +请：请：分析粒子的受力情况分析粒子的受力情况请：请：分析粒子的运动情况分析粒子的运动情况E E带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转vv0vyyl带电粒子的轨迹是曲线带电粒子的轨迹是曲线分析曲线运动的思路分析曲线运动的思路变曲线为直线变曲线为直线即：运动的分解即：运动的分解偏转位移偏转位移2012.82012.8. .2222带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 y
10、y v v0 0vy F Fv v+ + + + + +- - - - - -v v0 0Y dUY Y q L L2 2. .运动规律分析运动规律分析: : 粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。1. 1.受力分析：受力分析： 粒子受到沿电场方向的静电力粒子受到沿电场方向的静电力F F qEqE= = qU/dqU/d。大小为：大小为：qUmd运运动动的的分分解解x x方向：方向： 匀速直线运动匀速直线运动Y Y方向：方向： 匀加速直线运动匀加速直线运动。加速度为加速度为qEam3.3.x方向方向 xxvtv00v速度：速度：位移：位移：4.4.y方向方向 yvy20221vLmdqU0vLmd
11、qU速度：速度：位移：位移：5 5、速度偏向角的正切：、速度偏向角的正切：200mdvqULvvytan6 6、位移偏向角的正切：、位移偏向角的正切：202yqULxmdvtan tan2tan匀变速曲线运动匀变速曲线运动2012.82012.8. .2222例例2(已知：Me=9.110-31kg ）2012.82012.8. .2222粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动初速为零的匀加速运动结论：结论：1 带电粒子初速度沿着电场线方向飞入匀强电场的问题带电粒子初速度沿着电场线方向飞入匀强电场的问题2 带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题带电粒子
12、初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动就是一个就是一个匀变速匀变速问题。问题。即带电粒子的即带电粒子的加速加速。就是一个就是一个类平抛类平抛的问题。的问题。即带电粒子的即带电粒子的偏转偏转。解题思路：解题思路：动能定理、牛顿运动定律动能定理、牛顿运动定律解题思路：解题思路：类比于平抛运动的分析类比于平抛运动的分析2012.82012.8. .22221 1、带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅、带电粒子垂直场强方向进入匀强电场，仅在电场力作用下发生偏转，在这一过程中带电在电场力作用下发生偏转，在这一过程中带电粒子的（粒
13、子的（ ）A A电势能增加，动能减小电势能增加，动能减小B B电势能减小，动能增加电势能减小，动能增加C C机械能保持不变机械能保持不变D D电势能的减小大于机械能的增加电势能的减小大于机械能的增加 B B强化练习强化练习2012.82012.8. .2222tandmvqUl20dmvqUly2022与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比1:21:2强化练习强化练习2012.82012.8. .2222 强化练习强化练习BCDBCD2012.82012.8. .22224 4、质量为质量为1 11010-25-25kgkg、电量为、电量为1 11010-16-16C C的带电粒子的
14、带电粒子以以2 210106 6m/sm/s速度从水平放置的平行金属板速度从水平放置的平行金属板A A、B B中中央央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L L10cm10cm，间距间距d d2cm2cm，当，当ABAB间电压在间电压在 范围内时，范围内时，此带电粒子能从板间飞出。此带电粒子能从板间飞出。例与练例与练v0+ + + + + - - - - - 2012.82012.8. .2222 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体+-v vv v0 0
15、v vy y+_U1U2v v0 0-qmy2012.82012.8. .22221.1.带电粒子从静止出发经过电压为带电粒子从静止出发经过电压为U U1 1的电场加速后，的电场加速后，垂直进入电压为垂直进入电压为U U2 2的偏转匀强电场，当粒子离开偏转的偏转匀强电场，当粒子离开偏转电场时偏移距离为电场时偏移距离为y y，要使，要使y y增大为原来的增大为原来的2 2倍，可供倍，可供选用的方法是选用的方法是 （ ）A A、使、使U U1 1减小为原来的减小为原来的1/21/2B B、使、使U U2 2增大为原来的增大为原来的2 2倍倍C C、使偏转电场极板长度增大为原来的、使偏转电场极板长度
16、增大为原来的2 2倍倍D D、使偏转电场极板间的距离减小为原来的、使偏转电场极板间的距离减小为原来的l/2l/2ABDABD2012.82012.8. .22222 2、如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为开始加速，然后射入电势差为U U2 2的两块平行极板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的条件下，下述四种情况中，一定
17、能使电子的偏转角角 变大的是变大的是 A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 DD、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小强化练习强化练习B B12202tandULUmdvLqU2012.82012.8. .2222ydUlU1224强化练习强化练习12202tandULUmdvLqUABCABC2012.82012.8. .22225 5、如图所示，有一电子、如图所示，有一电子( (电量为电量为 e e、质量为、质量为 m )m )经电经电压压U U0 0加速后，沿
18、平行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中心线进入两板，中心线进入两板，A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L，A A、B B板间电压为板间电压为U U，屏，屏CDCD足够大距离足够大距离A A、B B板右边缘板右边缘2L2L，ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中心且与屏的中心且与屏CDCD垂直。试求电子束打在屏上的位垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。置到屏中心间的距离。 例例与与练练ABdOPo y02LL2012.82012.8. .2222四四、示波器的原理、示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。2.它的核
19、心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。2012.82012.8. .2222产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使使Y Y的电势比的电势比YY高，电子将打在荧光屏的什么位置？高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移U Ut t2012.8
20、2012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使使YY的电势比的电势比Y Y高，电子将打在荧光屏的什么位置？高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移U Ut t2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使使X X的电势比的电势比XX高，电子将打在荧光屏的什么位置？高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方向方向向里向里偏移偏
21、移U Ut t2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使使XX的电势比的电势比X X高，电子将打在荧光屏的什么位置？高，电子将打在荧光屏的什么位置？U Ut t2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加上之间加上如图所示的如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看到什么图形？2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在电极
22、如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加上之间加上如图所示的如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看到什么图形？2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？U Ux xt t2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同
23、时在，同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势比的电势比X X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？U Ux xt t2012.82012.8. .2222示波管的原理示波管的原理如果在如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看到什么图形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt22012.82012.8. .2222XYYXUXt示波器图象示波器图象O O2012.82012.8. .2222UXt
24、扫描电压扫描电压示波器图象示波器图象YYXX2012.82012.8. .2222电子枪电子枪偏转电极偏转电极-+荧光屏荧光屏YYXXYYXX四、示波管的原理：四、示波管的原理：2012.82012.8. .2222一、利用电场使带电一、利用电场使带电 粒子加速粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类平抛运动类平抛运动的的分析方法分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动2012.82012.8. .2222有时候打垮我们的并不是困难和厄运，有时候打垮我们的并不是困难和厄运，而是对困难、厄运的恐惧和焦虑，在这而是对困难、厄运的恐惧和焦虑，在这种恐惧和焦虑之下丧失了信心和勇气。种恐惧和焦虑之下丧失了信心和勇气。
