带电粒子在电场中运动 (2)

兰 州 十 四 中 张 慧 玲 看 运 动 就 是 看 受 力 和 初 态 定 性 如 果 不 计 重 力 的 电 子 ， 只 受 电 场 力 作 用 ，那 么 ， 电 子 在 电 场 中 可 能 做 （ ） A 匀 速 直 线 运 动 B 匀 加 速 直 线 运 动 C 匀 变 速 曲 线 运 动 D 匀 速 圆 周 运 动BCD 宇 航 员 在 探 测 某 星 球 时 ， 发 现 该 星 球 均 匀 带 电 ，且 电 性 为 负 ， 电 量 为 Q， 表 面 无 大 气 ， 在 一 实 验中 ， 宇 航 员 将 一 带 电 q（ q Q） 的 粉 尘 置 于 距 该星 球 表 面 h高 处 ， 该 粉 尘 恰 好 处 于 悬 浮 状 态 ； 宇 航员 又 将 此 粉 尘 带 到 距 该 星 球 表 面 2h处 ， 无 初 速 释放 ， 则 此 带 电 粉 尘 将 （ ） A 背 向 星 球 球 心 方 向 飞 向 太 空 B 仍 处 于 悬 浮状 态 C 沿 星 球 自 转 的 线 速 度 方 向 飞 向 太 空D 向 星 球 球 心 方 向 下 落 看 运 动 就 是 看 受 力 和 初 态 定 量 .如 图 所 示 ， 有 一 质 量 为 m、 带 电 量 为 q的 油 滴 ，被 置 于 竖 直 放 置 的 两 平 行 金 属 板 间 的 匀 强 电 场 中 ，设 油 滴 是 从 两 板 中 间 位 置 ， 并 以 初 速 度 为 零 进 入电 场 的 ， 可 以 判 定 （ ） 。 （ A） 油 滴 在 电 场 中 做 抛 物 线 运 动 （ B） 油 滴 在 电 场 中 做 匀 加 速 直 线 运 动 （ C） 油 滴 打 在 极 板 上 的 运 动 时 间 只 决 定 于 电 场强 度 和 两 板 间 距 离 （ D） 油 滴 打 在 极 板 上 的 运 动 时 间 不 仅 决 定 于 电场 强 度 和 两 板 间 距 离 ， 还 决 定 于 油 滴 的 荷 质 比 + q m 看 运 动 就 是 看 受 力 和 初 态 感 觉 整 体 法 静 电 感 应 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 .带 电 粒 子 一 般 可 分 为 两 类 ：1、 带 电 的 基 本 粒 子 ： 如 电 子 ， 质 子 ， 正 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 考 虑 重力 。 （ 但 并 不 能 忽 略 质 量 ） 。2、 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 。 带 电 粒 子 在 匀 强 电 场 中 运 动 状 态 ：匀 变 速 直 线 运 动 加 速 、 减速匀 变 速 曲 线 运 动 偏 转1.平 衡（ F合 =0）2.匀 变 速 运 动（ F合 0） 静 止匀 速 直 线 运 动 如 图 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 对 平 行 金 属 板 ，两 板 间 加 以 电 压 U。 两 板 间 有 一 带 正 电 荷 q的 带电 粒 子 。 它 在 电 场 力 的 作 用 下 ， 由 静 止 开 始 从正 极 板 向 负 极 板 运 动 ， 到 达 负 板 时 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 虑 粒 子 的 重 力 ） q Um+ _带 电 粒 子 的 加 速 d 一 、 带 电 粒 子 的 加 速1、 受 力 分 析 : 水 平 向 右 的 电 场 力 F Eq=qU/d2、 运 动 分 析 :初 速 度 为 零 ， 加 速 度 为a=qU/md的 向 右 匀 加 速 直线 运 动 。 F 如 图 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 对 平 行 金 属 板 ，两 板 间 加 以 电 压 U。 两 板 间 有 一 带 正 电 荷 q的 带电 粒 子 。 它 在 电 场 力 的 作 用 下 ， 由 静 止 开 始 从正 极 板 向 负 极 板 运 动 ， 到 达 负 板 时 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 虑 粒 子 的 重 力 ） q Um+ _带 电 粒 子 的 加 速 d 一 、 带 电 粒 子 的 加 速 F 解 法 一 运 用 运 动 学 知 识 求 解adv 22 mqUv 2mdqUmFa 如 图 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 对 平 行 金 属 板 ，两 板 间 加 以 电 压 U。 两 板 间 有 一 带 正 电 荷 q的 带电 粒 子 。 它 在 电 场 力 的 作 用 下 ， 由 静 止 开 始 从正 极 板 向 负 极 板 运 动 ， 到 达 负 板 时 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 虑 粒 子 的 重 力 ） q Um+ _带 电 粒 子 的 加 速 d 一 、 带 电 粒 子 的 加 速 F 解 法 二 运 用 能 量 知 识 求 解221 mvqUW 总 mqUv 2 如 两 极 板 间 不 是 匀 强 电 场 该 用 何 种 方法 求 解 ？ 为 什 么 ？ 由 于 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 仍 适 用 ！思 考 :若 粒 子 的 初 速 度 为 零 ,则 : qUmv 221若 粒 子 的 初 速 度 不 为 零 ,则 : qUmvmv 22 02121 例 题 ： 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 U=2500V， 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 。解 :电 子 电 荷 量 为 e,根 据 动 能 定 理 可 得qUmv 221 emeUv 2 sm /1091.0 2500106.12 3019 sm /103 7 结 论 ： 由 于 电 场 力 做 功 与 场 强 是 否 匀强 无 关 ， 与 运 动 路 径 也 无 关 ， 所 以在 处 理 电 场 对 带 电 粒 子 的 加 速 问 题时 ， 一 般 都 是 利 用 动 能 定 理 进 行 处理 。 如 图 所 示 ， 在 真 空 中 水 平 放 置 一 对 金 属 板 Y和 Y ，板 间 距 离 为 d。 在 两 板 间 加 以 电 压 U， 一 电 荷 量为 q质 量 为 m的 带 电 粒 子 从 极 板 中 央 以 水 平 速 度v0射 入 电 场 。 试 分 析 带 电 粒 子 在 电 场 中 的 运 动 情况 。 (不 计 粒 子 的 重 力 )二 、 带 电 粒 子 的 偏 转 1、 受 力 分 析 ：2、 运 动 规 律 分 析 :粒 子 受 到 竖 直 向 下 的电 场 力 F Eq=qU/d粒 子 作 类 平 抛 运 动 。U L+ + + + + +- - - - - -Y d Y v0 q UL+ + + + + +- - - - - -Y d Y v0 q x方 向 ： 匀 速 直 线 运 动mdqUmFa 0vvx tvL 0 0vLmdqUatvy Y方 向 ： 初 速 度 为 零 的匀 加 速 直 线 运 动v0y离 开 电 场 时 的 偏 转 角 ： dmvqULaty 20 22 2121 200 mdvqULvvtin y 离 开 电 场 时 偏 转 量 ：推 论 :粒 子 从 偏 转 电 场 中 射 出 时 ,其 速 度 反 向 延 长 线 与初 速 度 方 向 交 一 点 ,此 点 平 分 沿 初 速 度 方 向 的 位 移vvy 粒 子 在 与 电 场 平 行 的 方 向 上 做 初 速 为 零 的 匀 加 速 运 动结 论 ： 带 电 粒 子 初 速 度 垂 直 于 电 场 方 向 飞 入匀 强 电 场 的 问 题 就 是 一 个 类 平 抛 的 问 题粒 子 在 与 电 场 垂 直 的 方 向 上 做 匀 速 直 线 运 动 如 图 所 示 ， 在 真 空 中 竖 直 放 置 一 对 金 属 板 x和 x ,加 电 压 U1;水 平 放 置 一 对 金 属 板 Y和 Y ， 板 间 距离 为 d。 加 电 压 U2， 一 电 荷 量 为 -q质 量 为 m的 带电 粒 子 从 x极 板 由 静 止 出 发 。 试 分 析 带 电 粒 子 的运 动 情 况 。 (不 计 粒 子 的 重 力 )+ + + + + +- - - - - -+_ U1 U2-qm 三 、 加 速 和 偏 转 一 体 Lv0 v加 速 偏 转 mqUv 10 2 1222022 42 dULUvLmdqUy 12202tan dULUmdvLqU 三 、 加 速 和 偏 转 一 体+ + + + + +- - - - - -+_ U 1 U2 v-qm Lv0加 速 偏 转 电 荷 经加 速 电场 加 速后 进 入偏 转 电场通 过 加 速 电 场 的 末 速 度 为 进 入 偏 转 电 场 的 初 速 度 YY XX- +- + - 若 金 属 平 行 板 水 平放 置 ,电 子 将 在 竖 直方 向 发 生 偏 转若 金 属 平 行 板 竖 直放 置 ,电 子 将 在 水 平方 向 发 生 偏 转偏 转 电 极 的 不 同 放 置 方 式 四 、 示 波 器 1、 作 用 ： 观 察 电 信 号 随 时 间 变 化 的 情 况2、 组 成 ： 示 波 管 （ 内 部 是 真 空 的 ） 、 电子 枪 、 偏 转 电 极 和 荧 光 屏 组 成 。电 子 枪 偏 转 电 极 - + 荧 光 屏 YY XXYY XX 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX1.如 果 在 电 极 XX 之 间 不 加 电 压 ,但 在 YY 之 间 加 不 变的 电 压 ,使 Y的 电 势 比 Y 高 (有 时 说 这 种 情 况 是 ” Y正 、Y 负 ” ),电 子 束 运 动 过 程 中 受 哪 个 方 向 的 力 ?电 子 将打 在 荧 光 屏 的 什 么 位 置 ? 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX1.如 果 在 YY 之 间 不 加 电 压 ,而 在 XX 之 间 加 不 变 的电 压 , (X正 、 X 负 ), 电 子 将 打 在 荧 光 屏 的 什 么 位 置 ? 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX2.如 果 在 XX 之 间 不 加 电 压 ,而 在 YY 之 间 所 加 的 电 压按 图 所 示 的 规 律 随 时 间 变 化 ， 在 荧 光 屏 会 看 到 什 么 图 形 ？Uy t 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 间 的 电 压 仍 然 如 图 所 示 ， 而 在 XX 之 间加 不 变 的 电 压 (X正 、 X 负 ” ), 在 荧 光 屏 会 看 到 什 么 图形 ？ Uy t 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 间 的 电 压 仍 然 如 图 所 示 ， 而 在 XX 之 间加 不 变 的 电 压 (X负 、 X 正 ), 在 荧 光 屏 会 看 到 什 么 图 形 ？Uy t 电 子 枪 偏 转 电 极- + 荧 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 间 的 电 压 仍 然 如 图 所 示 ， 而 在 XX 之 间所 加 的 电 压 按 图 所 示 , 在 荧 光 屏 会 看 到 什 么 图 形 ？Uy t UX tt2 t2 如 果 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 ， 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 图 象电 子 枪 偏 转 电 极 - + 荧 光 屏 YY XXYY XXUX t