高中物理《带电粒子在电场中运动》课件五（43张PPT）

欢迎进入物理课堂 热烈欢迎各位领导专家莅临指导 二 带电粒子的偏转 一 带电粒子的加速 垂直电场方向 类平抛运动 第一章静电场 1 9带电粒子在电场中的运动3 一个电荷量为 q质量为m的带电粒子 由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后 又垂直进入一个电压为U2的偏转电场 经偏转电场偏转后打在荧光屏上 整个装置如图示 试分析带电粒子的运动情况 不计粒子的重力 加速 偏转 匀速 瞬时速度是联系两个过程的桥梁 三 带电粒子的加速偏转 一个电荷量为 q质量为m的带电粒子 由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后 又垂直进入一个电压为U2的偏转电场 经偏转电场偏转后打在荧光屏上 整个装置如图示 求 1 出偏转电场时的偏移距离y 2 出偏转电场时的偏转角 3 打在荧光屏上时的偏移距离Y 三 带电粒子的加速偏转 经加速电场U1加速后 三 带电粒子的加速偏转 Y Y X X 若金属板水平放置电子将竖直偏转 若金属板竖直放置电子将水平偏转 偏转电极的放置方式 1 如图 电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速 然后射入电势差为U2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角 变大的是 A U1变大 U2变大B U1变小 U2变大C U1变大 U2变小D U1变小 U2变小 例与练 析与解 对加速过程由动能定理 对偏转过程由偏转角正切公式 电学搭台力学唱戏 1 如图 电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速 然后射入电势差为U2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角 变大的是 A U1变大 U2变大B U1变小 U2变大C U1变大 U2变小D U1变小 U2变小 B 例与练 2 如图所示 二价氦离子和质子的混合体 经同一加速电场加速后 垂直射入同一偏转电场中 偏转后 打在同一荧光屏上 则它们 A 侧移距离相同B 偏转角相同C 到达屏上同一点D 到达屏上不同点 ABC 带电粒子的偏移量和偏转角由系统决定 而与粒子的质量 电量无关 只要电性相同的带电粒子 在电场中留下的轨迹相同 所以无法将电性相同的粒子分开 例与练 3 如图所示 有一电子 电量为e 质量为m 经电压U1加速后 沿平行金属板A B中心线进入两板 A B板间距为d 长度为l A B板间电压为U2 屏CD足够大 距离A B板右边缘2l AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直 试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离 例与练 析与解 电子离开电场 就好象从中点沿直线离开的 对加速过程由动能定理 带电粒子打在屏上的位置 偏移量Y 由系统决定 而与粒子的质量 电量无关 四 示波管的原理 1 示波器的作用 观察电信号随时间变化的情况 2 示波管的结构 由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 3 示波管的原理 产生高速飞行的电子束 待显示的信号电压 锯齿形扫描电压 使电子沿Y方向偏移 使电子沿x方向偏移 2 如果在电极XX 之间不加电压 但在YY 之间加如图所示的交变电压 在荧光屏上会看到什么图形 0 t t1电子沿Y方向向上偏移 思考与讨论 2 如果在电极XX 之间不加电压 但在YY 之间加如图所示的交变电压 在荧光屏上会看到什么图形 t1 t t2电子沿Y方向向下偏移 思考与讨论 3 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加不变电压 使X的电势比X 高 在荧光屏上会看到什么图形 0 t t1电子沿Y方向向上偏 沿X方向向里偏 思考与讨论 3 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加不变电压 使X的电势比X 高 在荧光屏上会看到什么图形 t1 t t2电子沿Y方向向下偏 沿X方向向里偏 思考与讨论 3 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加不变电压 使X 的电势比X高 在荧光屏上会看到什么图形 电子沿Y方向向上向下偏 沿X方向向外偏 思考与讨论 4 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加锯齿形扫描电压 在荧光屏上会看到什么图形 X Y O A B C D E F A B C D E F A B O C t1 D E F t2 思考与讨论 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 4 如图所示的示波管 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加如图所示的锯齿形电压 使X的电势比X 高 在荧光屏上会看到什么图形 例与练 4 如图所示的示波管 如果在YY 之间加如图所示的交变电压 同时在XX 之间加如图所示的锯齿形电压 使X的电势比X 高 在荧光屏上会看到什么图形 例与练 X Y O 0 t t1 t1 t t2 经加速电场U1加速后 三 带电粒子的加速偏转 四 示波管的原理 1 示波器的作用 观察电信号随时间变化的情况 2 示波管的结构 由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 3 示波管的原理 作业 P394 5 4 让一价氢离子 一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速 然后在同一偏转电场里偏转 它们是否会分为三股粒子束 请通过计算说明 比较离子在偏转电场的侧移距离y 如果y不相同 比较离子是否以相同偏角 射出 如果y相同 如果 不相同 会分为三股 如果 相同 不会分为三股 会分为三股 答案 通过加速电场时获得的动能Ek qU 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 所以三种粒子不可能分开为三股 5 电子从静止出发被1000V的电压加速 然后沿着与电场垂直的方向进入另一个电场强度为5000N C的均强偏转电场 进入方向与电场强度方向垂直 已知偏转电极长6cm 求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角 14 初速度为2 107m s的电子沿平行金属板间的中心线射入板中 板长为30cm 相距为4cm 在两板间加上如图所示的正弦交变电压 已知电子的质量为9 10 31Kg 电量为1 6 10 19C 不计电子重力 求 要使所有的电子都能离开电场 图中电压的最大值U0需满足什么条件 例与练 可认为在t时间内电场不变 设电子在两板间的运动时间为t 设电子在偏转电压为U0时进入板间 析与解 带电粒子在交变电场中的运动 在两个相互平行的金属板间加交变电压时 在两板间便可获得交变电场 此类电场从空间看是匀强电场 即同一时刻 电场中各个位置处电场强度的大小 方向都相同 从时间上看是变化的 即电场强度的大小 方向都可随时间变化 研究带电粒子在这种交变电场中的运动 关键是根据电场变化的特点 正确地判断粒子的运动情况 当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化的周期时 可认为电场强度的大小 方向都不变 小结 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全