带电粒子在电场中的运动班优秀PPT.ppt

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1、带电粒子在电场中的运动班你现在浏览的是第一页，共42页、动力学方法：、动力学方法：一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速A AB BU Ud dE E+F Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：初速度初速度不不为零为零呢？呢？只适用于只适用于匀强电场匀强电场你现在浏览的是第二页，共42页2 2、动能定理：、动能定理：A AB BU Ud dE E+v由动能定理：由动能定理：也适用于也适用于非非匀强电场匀强电场一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速你现在浏览的是第三页，共42页1 1、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

2、的电场加速的电场加速后，后，哪种粒子动能最大哪种粒子动能最大 （）哪种粒子速度最大哪种粒子速度最大 （）A A、质子、质子 B B、电子、电子C C、氘核、氘核 DD、氦核、氦核 例与练例与练与与电量电量成正比成正比与与比荷平方比荷平方根根成正比成正比你现在浏览的是第四页，共42页2 2、如图所示，如图所示，MM、N N是在真空中竖直放置的两块平是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为行金属板，质量为mm、电量为、电量为+q+q的带电粒子，以极的带电粒子，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，时，粒子到达粒子到达N N板的速度为板的

3、速度为v，如果要使这个带电粒子到，如果要使这个带电粒子到达达N N板的速度为板的速度为2 2v ，则下述方法能满足要求的是（，则下述方法能满足要求的是（）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 例与练例与练MMN NU Ud d+v与与电压平方电压平方根根成正比成正比你现在浏览的是第五页，共42页3 3、如图如图MM、N N是在真空中竖直放置的两块平行金属是在真空中竖直放置的两块

4、平行金属板，质量为板，质量为mm电量为电量为-q-q的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度V V0 0由小由小孔进入电场，当孔进入电场，当MM、N N间电压为间电压为U U时，粒子刚好能到达时，粒子刚好能到达N N板，如果要使这个带电粒子能够到达板，如果要使这个带电粒子能够到达MM、N N两板两板间距的间距的1/21/2处返回，则下述方法能满足要求的是（处返回，则下述方法能满足要求的是（）A A、使初速度减半、使初速度减半B B、使、使MM、N N间电压加倍间电压加倍C C、使、使MM、N N间电压提高间电压提高4 4倍倍DD、使初速度和、使初速度和MM、N N间电压都加倍间电压都加倍例与练

5、例与练MMN NU Ud d-v0你现在浏览的是第六页，共42页4 4、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=2.010m=2.010-12-12kgkg、电、电量为量为q=q=-5.010-5.010-8-8C C的带电粒子，以初速度的带电粒子，以初速度v0=3.010=3.0103 3m/sm/s由由A A点运动到点运动到B B点，求粒子到达点，求粒子到达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 Bq为为负负你现在浏览的是第七页，共

6、42页5 5、如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，A A A A、B B为平行金属板电容器，两板间的为平行金属板电容器，两板间的为平行金属板电容器，两板间的为平行金属板电容器，两板间的距离为距离为距离为距离为d d d d，在，在，在，在A A A A板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为板的缺口的正上方距离为h h的的的的P P P P处，有处，有处，有处，有一静止的、质量为一静止的、质量为一静止的、质量为一静止的、质量为mmmm、带电量为、带电量为、带电量为、带电量为+q+q+q+q的液滴由静止开的液滴由静止开的液滴由静止开的液滴由静止开始自由落下，若要使液

7、滴不落在始自由落下，若要使液滴不落在始自由落下，若要使液滴不落在始自由落下，若要使液滴不落在B B B B板上，两板间场强板上，两板间场强板上，两板间场强板上，两板间场强至少为多大？两板间的电压至少为多大？两板间的电压至少为多大？两板间的电压至少为多大？两板间的电压U UU U至少为多大？至少为多大？例与练例与练mgmgmgmgqEqE对全过程由动能定理：对全过程由动能定理：你现在浏览的是第八页，共42页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0q、m你现在浏览的是第九页，共42页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转 ld+-+Uv0

8、q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移你现在浏览的是第十页，共42页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转类平抛运动类平抛运动与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关你现在浏览的是第十一页，共42页二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转与粒子比荷与粒子比荷q/m成正比成正比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有关有关类平抛运动类平抛运动你现在浏览的是第十二页，共42页6 6、质量为质量为mmmm、带电量为、带电量为

9、、带电量为、带电量为q q q q的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中线垂直从中线垂直从中线垂直从中线垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为角正切为角正切为角正切为0.50.50.50.5，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（）A A A A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为离开电场

10、后的偏转角正切为0.250.250.250.25 B B B B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 C C C C、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的、如果带电粒子的初速度为原来的2 2 2 2倍，则粒子离倍，则粒子离倍，则粒子离倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为开电场

11、后的偏转角正切为开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25 D D、如果带电粒子的初动能为原来的、如果带电粒子的初动能为原来的2 2倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为离开电场后的偏转角正切为0.250.250.250.25例与练例与练偏转角正切与偏转角正切与比荷成正比比荷成正比偏转角正切与偏转角正切与初初动能成反比动能成反比偏转角正切与偏转角正切与电电压成正比压成正比你现在浏览的是第十三页，共42页7 7、质子、质子(质量为质量为mm、电量为、电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子(质质量为量为4m4m、

12、电量为、电量为2e)2e)以相同的以相同的初动能初动能垂直射垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为偏转角正切之比为 ，侧移之比为，侧移之比为 。例与练例与练与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比你现在浏览的是第十四页，共42页8 8、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（偏转电场，如图所示。则由此可判断（）A A、b b和和c c同时飞离电场同时飞离电场 B B、在、在b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板刚好打在下极板上上 C C、进入电场时

13、，、进入电场时，c c速度最大，速度最大，a速度最小速度最小 D D、c c的动能增量最小，的动能增量最小，a和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 例与练例与练你现在浏览的是第十五页，共42页析与解析与解你现在浏览的是第十六页，共42页9 9、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的两块平行极板间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空中，重力可忽略。在满足电子能射出

14、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条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角 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变小变小例与练例与练你现在浏览的是第十七页，共42页析与解析与解对加速过程由动能定理：对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：与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关你现在浏览的是第十八页，共42页1010、如图所示，二价氦

15、离子和质子的混合体，经、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（中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（）A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 D D、到达屏上不同点、到达屏上不同点例与练例与练与粒子的与粒子的电量电量q q、质量、质量mm无关无关你现在浏览的是第十九页，共42页1111、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的电场时就好象是从初速度所

16、在直线的中点沿直线中点沿直线中点沿直线中点沿直线离开电场的。离开电场的。离开电场的。离开电场的。例与练例与练x你现在浏览的是第二十页，共42页1212、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)经电压经电压U U0 0加速后，沿平行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中心中心线进入两板，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板右板右边缘边缘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

17、垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。间的距离。例与练例与练你现在浏览的是第二十一页，共42页析与解析与解电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：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：对加速过程由动能定理：你现在浏览的是第二十二页，共42页1313、质量为质量为110110-25-25kgkg、电量为、电量为110110-16-16C C的的带电粒子以带电粒子以2102106 6m/sm/s速度从水平放置的平行速度从水平放置的平行金属板金属板A A、B B中央沿水平方向飞入板间，如图所中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知

18、板长示。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，此带电粒子能范围内时，此带电粒子能从板间飞出。从板间飞出。例与练例与练v0+-你现在浏览的是第二十三页，共42页v0+-析与解析与解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：或对偏转过程由侧移公式：或对偏转过程由侧移公式：你现在浏览的是第二十四页，共42页1414、初速度为、初速度为2102107 7m/sm/s的的电子沿平行金属电子沿平行金属板间的中心线射入板中，板长为板间的中心线射入板中，板长为30cm30cm，相距为，相距为4cm4cm，在两板间加上如图所示的，在

19、两板间加上如图所示的正弦交变电压正弦交变电压。已知电子的质量为已知电子的质量为9 91010-31-31KgKg，电量为，电量为1.61.61010-19-19C C，不计电子重力，求：要使所有，不计电子重力，求：要使所有的电子都能离开电场，图中电压的最大值的电子都能离开电场，图中电压的最大值U U0 0需满足什么条件？需满足什么条件？例与练例与练你现在浏览的是第二十五页，共42页可认为在可认为在t t时间内时间内电场电场不变不变设电子在两板间的运动时间为设电子在两板间的运动时间为t设电子在偏转电压为设电子在偏转电压为U U0 0时进入板间时进入板间析与解析与解你现在浏览的是第二十六页，共42

20、页带电粒子在带电粒子在交变电场交变电场中的运动中的运动 在两个相互平行的金属板间加在两个相互平行的金属板间加交变电压交变电压时，在两时，在两板间便可获得板间便可获得交变电场交变电场。此类电场从空间看是匀强电场，。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。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，研究带电粒子在这种交变电场中的运动，关键是根关键是根据电场变化的特点，正确地判断粒子的运动情况。

21、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。时，可认为电场强度的大小、方向都不变。小小 结结你现在浏览的是第二十七页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理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方方向向偏移偏移你现在浏览的是第二十八页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、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，

22、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，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？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你现在浏览的是第二十九页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、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，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？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你现在浏览的是第三十页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之

23、间不加电压，但在之间不加电压，但在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，电高，电子将打在荧光屏的什么位置？子将打在荧光屏的什么位置？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，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向向里向里偏移偏移你现在浏览的是第三十一页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、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之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y

24、的电势比的电势比YY高，电子将高，电子将打在荧光屏的什么位置？打在荧光屏的什么位置？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，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方向方向向外向外偏移偏移你现在浏览的是第三十二页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、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之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上，在荧光屏上会看到什么图形？会看到什么图形？0tt0tt1 1电子

25、沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移你现在浏览的是第三十三页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、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之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏，在荧光屏上会看到什么图形？上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移你现在浏览的是第三十四页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、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高高，在荧光屏

26、上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏你现在浏览的是第三十五页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、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？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏你现在浏览的是第三十六页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在

27、、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，同时在时在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？电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上向下向下偏，沿偏，沿X X方方向向向外向外偏偏你现在浏览的是第三十七页，共42页三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、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，在荧光屏上会看到什么图形？屏上会看到什么图形？XYOA BCDEFA BCDE FABOCt1

28、DEFt2你现在浏览的是第三十八页，共42页1515、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所示之间加如图所示的的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形锯齿形电压电压，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高，在荧光屏上会看到什么图形？形？例与练例与练UxtOt1t2你现在浏览的是第三十九页，共42页1515、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所示之间加如图所示的的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形电锯齿形电压压，使，使X X的

29、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？例与练例与练UxtOt1t2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 2你现在浏览的是第四十页，共42页1616、真空室中电极、真空室中电极K K发出电子（初速不计），经过电发出电子（初速不计），经过电压为压为U U1 1的加速电场后，由小孔的加速电场后，由小孔S S沿水平金属板沿水平金属板A A、B B间间的中心线射入板中，板长的中心线射入板中，板长L L，相距为，相距为d d，在两板间加上，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B B板的板的电势高于电势高于

30、A A板的电势，已知电子的质量为板的电势，已知电子的质量为mm，带电量，带电量为为e e，不计电子重力，求：，不计电子重力，求：（1 1）电子进入）电子进入ABAB板时的初速度；板时的初速度；（2 2）要使所有的电子都能离开）要使所有的电子都能离开ABAB板，图乙中电压的板，图乙中电压的最大值最大值U U0 0需满足什么条件？需满足什么条件？（3 3）在荧光屏上）在荧光屏上会看到什么图形？会看到什么图形？例与练例与练你现在浏览的是第四十一页，共42页设电子进入设电子进入ABAB板时的初速度为板时的初速度为v0 0设电子在偏转电压为设电子在偏转电压为U U0 0时进入时进入ABAB板间板间析与解析与解你现在浏览的是第四十二页，共42页