《带电粒子在电场中的运动》-(2).ppt

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1、§1.9《带电粒子在电场中的运动》湖南省衡南县第五中学全林生⒈匀强电场：平行板电容器⒉重力：①基本粒子（质子、电子、α粒子等）：没有特别说明不考虑重力。②非基本粒子（液滴、小球、尘埃等）：没有特别说明要考虑重力。一.加速：（忽略重力）Um,qFd⒈加速度：a==FmqEm=qUmd2qUmV=(注：一般不计初速度）⒉速度：W=△Ek12mv2qU=【例题1】：一初速为0的带电粒子经电势差为U=4×103v的匀强电场加速后，获得v=5×103m/s的速度。粒子通过加速电场的时间t=1.0×10-4s

2、，不计重力作用，则:⑴带电粒子的比荷为多大？⑵粒子通过电场过程中的位移为多大？⑶匀强电场的场强为多大？【例题2】：如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当MN间电压为U时，粒子恰好能达到N板，如果要使这个带电粒子到达MN板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是（不计粒子重力）：（）(A)使初速度减为原来的1/2。(B)使MN间电压加倍。(C)使MN间电压提高到原来的4倍。(D)使初速度和MN间电压都减为原来的1/2。MNv0二

3、.偏转：（忽略重力）vv0F㈠分解：⒈平行极板（垂直电场）：匀速直线运动⒉垂直极板（平行电场）：初速为0的匀加速直线运动→类平抛(匀变速曲线运动)a==FmqEm=qUmdvv0ULdvxvyθ㈡速度：vx=v0vy=at=qUmdt㈢位移：v0ULdxyx=v0t12t2ay=qU2mdt2=问题1：穿过条件?v0ULdxy穿过条件：①x=L②y≤d/2V0越大，U越小，越容易穿过；y→偏转量。vv0ULdvxvyθ问题2：偏转角?偏转角：tanθ=dmv02=vyvxqUL问题3：速度反向延

4、长线通过极板中心。vv0ULdvxvyθθxytanθ=x=vyvxyX=L2【例题3】：如图所示，电子以v0的速度沿与电场垂直的方向从A点飞入宽度为d的匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成1500角的方向飞出。设电子的电量为e，质量为m，则：⑴场强E=?⑵A、B两点电势差UAB=？ABd1500v0v【例题4】：如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压U0的电场加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能够穿过电场，求：⑴金属板AB的长度⑵电子

5、穿出电场时的动能。ABU0dv0v【例题5】：已知：带电粒子：q=-1.0×10-18C，m=1.0×10-26kg；加速电场:U1=5×103v；偏转电场：d=1.0cm，L=1.0cm，U2=1×103v。⑴单位偏转电压下的偏转量叫灵敏度，试求灵敏度；⑵若偏转电场边缘到光屏点距离为L′=50cm，试求侧移量（P点到Q点的距离）y′=？y1U1dv0vU2LL′OPQy′y2讨论㈠：偏转量：y=U2L24dU1≤2d①偏转量(y)与粒子（q,m）无关。②U2≤2U1d2L2穿过条件讨论㈡：灵敏度

6、：L24dU1=yU2L↑,d↓,U1↓,灵敏度↑讨论㈢：侧移量：y′=U2L2dU1()L2+L′注：粒子飞出板外做匀速直线运动。y′=5.05×10-5U2y′∝U2讨论㈣：U2变化U2/vot/s①U2以下极板带正电为正。②粒子穿过偏转电场时间可忽略（即穿过时间内U2可认为不变）。U1U2问题4：示波管的结构？三.示波管的原理：电子枪加速器竖直偏转电场水平偏转电场荧光屏讨论㈤：带电粒子的位置随电压变化情况UXX′t0UYY′t0㈠YY′XX′X′YY′XXX′YX′同理可知:加UX时的情况。

7、UXX′t0UYY′t0㈡YY′XX′X′YY′XXX′YY′㈢UXX′t0UYY′t0YY′XX′X′YY′XXX′YY′㈣UXX′t0UYY′t0扫描电压信号电压YY′XX′X′YY′XXX′YY′条件：同步→T扫=T信y′ydLo【例题6】：如图所示，示波管偏转电极长d=1.5cm，两偏转极板间电场强度E=1.2×104v/m。一电子经加速后以初速度v0=2.6×107m/s从偏转电极中央垂直于电场线飞入，已知电子质量m=9.1×10-31kg，电子带电量e=1.6×10-19C，求:⑴电子

8、飞离偏转极板时的偏转量y。⑵如偏转极板边缘到荧光屏的距离L=10cm，求电子打在荧光屏上产生的光点偏离中心O的距离y′。【例题7】：如图所示，平行金属板甲、乙间距为d，与电源接通时，一带电粒子（不计重力）从甲板边缘垂直电场方向飞入，恰落在乙板正中央。⑴为使粒子刚好能飞出电场，应调节乙板使甲、乙间距变为d的几倍？⑵若断开开关s，仍需达到上述目的，应调节乙板使甲、乙间距变为d的几倍？（设板间始终是匀强电场）sv0甲乙讨论㈥：考虑重力：【例题8】：如图所示，在真空中有两个水平的金属板，板