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类型《带电粒子在电场中的运动》PPT课件.pptx

  • 上传人(卖家):三亚风情
  • 文档编号:2605753
  • 上传时间:2022-05-10
  • 格式:PPTX
  • 页数:34
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    关 键  词:
    带电粒子在电场中的运动 带电 粒子 电场 中的 运动 PPT 课件
    资源描述:

    1、1. 带电粒子带电粒子在电场中要受到哪些力的作用?在电场中要受到哪些力的作用?2. 对于像对于像电子、电子、质质子、子、粒子、离子等粒子、离子等带电带电微粒微粒在电在电场中运动时,我们怎样处理它们的受力?场中运动时,我们怎样处理它们的受力?通常通常要受到要受到重力和电场力重力和电场力 电子、电子、质质子、子、粒子、粒子、离子等离子等带电微粒所受重力一般远带电微粒所受重力一般远小于电场力,小于电场力,重力可以忽略重力可以忽略。重力势能就可以不考虑。但。重力势能就可以不考虑。但带电物体:如带电物体:如带电小球、液滴、尘埃等带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明。除非有说明或明确的暗示以外,确的暗示

    2、以外,一般都考虑重力一般都考虑重力。3. 带电粒子带电粒子在电场中运动时,电场力对粒子的运动有在电场中运动时,电场力对粒子的运动有什么效果?什么效果? 带电粒子带电粒子在电场中运动时,所受电场力对粒子产生加在电场中运动时,所受电场力对粒子产生加速度,改变粒子的速度。电场力(合外力)对粒子做功,速度,改变粒子的速度。电场力(合外力)对粒子做功,改变粒子的动能改变粒子的动能。4. 带电粒子带电粒子在均强电场中运动时,运动有什么在均强电场中运动时,运动有什么特点?特点? 带电粒子带电粒子在均强电场中运动时,所在均强电场中运动时,所受电场力是恒力受电场力是恒力, ,产产生恒定的加速度,所以带电粒子在均

    3、强电场中的运动跟物生恒定的加速度,所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的体在重力场中的自由落体和抛体运动自由落体和抛体运动相似相似。电场电场力力 加速度加速度 电场力的电场力的功功 二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速+ +_UE+q、m、v = ?qUm+_ d1.受受力分析力分析:F F2.运动运动分析分析: 初速度为零,加速度初速度为零,加速度为为a=qU/md的向右匀的向右匀加速直线运动。加速直线运动。解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解2222qUqUvaddmdm2qUvm水平向右的电场水平向

    4、右的电场力力F Eq = qU/dqUm+_ d1.受受力分析力分析:F F2.能量转化能量转化: 电势能转化为动能电势能转化为动能21=2Wq Um v总水平向右的电场水平向右的电场力力F Eq = qU/d2 q Uvm解法二解法二运用能量知识运用能量知识求解求解如如两极板间不是匀强电场该用何种方两极板间不是匀强电场该用何种方法求解?为什么?法求解?为什么? 由于由于电场力做功与场强是否匀强无关,与运动路径也电场力做功与场强是否匀强无关,与运动路径也无关,第二种方法无关,第二种方法仍仍适用。适用。 若若粒子的初速度为粒子的初速度为零零 , 则则:qUmv221 若若粒子的初速度不为粒子的初

    5、速度不为零零 , 则则:qUmvmv2202121例例1. 炽热的金属丝可以发射电子。两边炽热的金属丝可以发射电子。两边加以电压加以电压 U = 2500 V,电子初速度为,电子初速度为 0,求电子求电子穿出时的穿出时的速度速度。粒子做匀减速直线运动粒子做匀减速直线运动1. 若若带正电粒子带正电粒子以以v 0 从从负板向正板运动负板向正板运动,粒子,粒子运运动动情况如何?情况如何?2. 若若粒子以粒子以初速度初速度 v0 沿沿垂直垂直场强方向进入电场场强方向进入电场,离子离子的运动情况如何?的运动情况如何?粒子做类平抛运动粒子做类平抛运动 +- ldyx x1. 粒子粒子穿越电场的穿越电场的时

    6、间时间 t 为多少?为多少?2. 粒子粒子离开离开电场时的速度电场时的速度 v 多大?多大? 3. 粒子粒子离开电场时的离开电场时的偏角偏角 多大?多大? 4. 沿沿垂直于板面方向偏移的垂直于板面方向偏移的距离为多少?距离为多少?5. x 呢呢?mFa mqEmdqU0vlt 212yat2202qUlmv d与粒子与粒子比荷比荷 q/m 成正比成正比与粒子与粒子初速度初速度 v0平方成反比平方成反比与电场的与电场的属性属性 U、l、d 有关有关mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0与粒子与粒子比荷比荷 q/m 成正比成正比与粒子与粒子初速度初速度 v0 平方平方成反比成反比与

    7、电场的与电场的属性属性 U、l、d 有关有关0tanyvv20qUlmv dmFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0tan2ylx粒子从偏转电场中射出时粒子从偏转电场中射出时, ,其速度反向延长线与初其速度反向延长线与初速度方向交一点速度方向交一点, ,此点平分沿初速度方向的此点平分沿初速度方向的位移。位移。 L LmqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体+-v vv v0 0v vy y+_U1U2v v0 0-qmy 让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物让一价氢离子、一价氦离子和

    8、二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电经过同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场里偏转,在通过加速电场时获得的动能是否相同?通场里偏转,在通过加速电场时获得的动能是否相同?通过偏转电场时,它们是否会分为三股?请说明理由。过偏转电场时,它们是否会分为三股?请说明理由。答案:答案:通过加速电场时获得的动能通过加速电场时获得的动能E Ek k=qUqU, ,加速电压相加速电压相同,二价氦离子电荷量最大,所以二价氦离子获得动同,二价氦离子电荷量最大,所以二价氦离子获得动能最大。能最大。 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定,粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏

    9、转电场决定,所以三种粒子不可能分开为三股。所以三种粒子不可能分开为三股。122202242dULUvLmdqUyv vv vy yy L L+- -v v0 0+-U1U2v v0 0-qm1. 如如图,电子在电势差图,电子在电势差为为 U1 的的加速电场加速电场中,由中,由静止开始加静止开始加速,然后射入电势差速,然后射入电势差为为 U2 的的两块平行极板间的电场中,入射两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中,重力可忽略。在满方向跟极板平行。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的条件下,下述四种情况中,一定能足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情

    10、况中,一定能使电子的偏转使电子的偏转角角 变变大的是大的是 A. U1 变变大、大、U2 变变大大 B. U1 变变小、小、U2 变变大大 C. U1 变变大、大、U2 变变小小 D. U1 变变小、小、U2 变变小小21012qUmv2012mvqU220taneU lmv d解析:对解析:对加速过程由动能定理:加速过程由动能定理:对偏转过程由偏转角正切公式:对偏转过程由偏转角正切公式:212U lU d -+YXXXXY产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子使电子沿沿Y方向方向偏移偏移待显示待显示的电的电压信号压信号使电子使电子沿沿X方向方向偏移偏移如果

    11、如果在在电极电极 XX 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 YY 之间之间加加,使使 ,电子将打在荧,电子将打在荧光屏的什么位置?光屏的什么位置?-+XXXXYY如果如果在在电极电极 XX 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 YY 之间之间加加,使使 ,电子将打在荧,电子将打在荧光屏的什么位置?光屏的什么位置?-+XXXXYY如果在如果在 XX 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 YY 之间加之间加,在荧光屏会看到的什么样的图,在荧光屏会看到的什么样的图形?形?XXYUYtO如果在如果在 XX 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 YY 之间加之间加,在荧光屏会看到的什么样的图,在荧光屏

    12、会看到的什么样的图形?形?UYtO Y 随随信号电压同步变化,但由于视觉暂留和荧光物信号电压同步变化,但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,只能看到质的残光特性,只能看到。-+XXXXYY如果如果在在电极电极 YY 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 XX 之间之间加加,使使 ,电子将打在荧,电子将打在荧光屏的什么位置?光屏的什么位置?-+XXXXYY如果如果在在电极电极 YY 之间之间不加电压,而不加电压,而在在 XX 之间之间加加,使使 ,电子将打在荧,电子将打在荧光屏的什么位置?光屏的什么位置?UXt 可知,若可知,若 XX 所所加的电压为特定的周期性变化加的电压为特定的周期性变化电压,

    13、电压,则则亮斑在水平方向来回亮斑在水平方向来回运动一一扫描运动一一扫描,如果,如果,亮斑看起来为一条,亮斑看起来为一条。OXXY 如果在如果在 之间之间加如图所示的加如图所示的,同时,同时在在 之间之间加加,在荧光屏上会看到什么,在荧光屏上会看到什么图形?图形?ABCDFABCt1DEFt2XXYtOUYUXOtABCDEEFt2t1t2t1 如果如果信号电压是周期性的,并信号电压是周期性的,并且扫描电压与信号电压的周期相同,且扫描电压与信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定一个周期内随时间变化的稳定图象图象。tOUYUXOt

    14、XXY一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、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似平抛运动的分析方法类似平抛运动的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运动初速度为零的匀加速运动1. 偏转电极偏转电极不加电压时:从电子枪射出的电子将沿直线运动不加电压时:从电子枪射出的电子将沿直线运动,射射到荧光屏的心点形成一个亮到荧光屏的心点形成一个亮斑。斑。2. 在在 X

    15、X ( 或或 YY ) 加加电压时:若所加电压稳定,则电子被加电压时:若所加电压稳定,则电子被加速,偏转后射到速,偏转后射到 XX ( 或或 YY ) 所在所在直线上某一点,形成一个亮直线上某一点,形成一个亮斑斑 (不在中心不在中心)。 3. 示波管示波管实际工作时,竖直偏转板和水平偏转板都加上电压。实际工作时,竖直偏转板和水平偏转板都加上电压。一般地,加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压,加在一般地,加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压,加在水平偏转板上的电压是扫描电压,若两者周期相同,在荧光屏水平偏转板上的电压是扫描电压,若两者周期相同,在荧光屏上上 就会显示出信号电压在一个周期内随时间变化的波形图。就会显示出信号电压在一个周期内随时间变化的波形图。

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