帶電粒子在電場中運動 (2)

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1、蘭 州 十 四 中 張 慧 玲 看 運 動 就 是 看 受 力 和 初 態(tài) 定 性 如 果 不 計 重 力 的 電 子 ， 只 受 電 場 力 作 用 ，那 么 ， 電 子 在 電 場 中 可 能 做 （ ） A 勻 速 直 線 運 動 B 勻 加 速 直 線 運 動 C 勻 變 速 曲 線 運 動 D 勻 速 圓 周 運 動BCD 宇 航 員 在 探 測 某 星 球 時 ， 發(fā) 現(xiàn) 該 星 球 均 勻 帶 電 ，且 電 性 為 負 ， 電 量 為 Q， 表 面 無 大 氣 ， 在 一 實 驗中 ， 宇 航 員 將 一 帶 電 q（ q Q） 的 粉 塵 置 于 距 該星 球 表 面 h高 處

2、 ， 該 粉 塵 恰 好 處 于 懸 浮 狀 態(tài) ； 宇 航員 又 將 此 粉 塵 帶 到 距 該 星 球 表 面 2h處 ， 無 初 速 釋放 ， 則 此 帶 電 粉 塵 將 （ ） A 背 向 星 球 球 心 方 向 飛 向 太 空 B 仍 處 于 懸 浮狀 態(tài) C 沿 星 球 自 轉(zhuǎn) 的 線 速 度 方 向 飛 向 太 空D 向 星 球 球 心 方 向 下 落 看 運 動 就 是 看 受 力 和 初 態(tài) 定 量 .如 圖 所 示 ， 有 一 質(zhì) 量 為 m、 帶 電 量 為 q的 油 滴 ，被 置 于 豎 直 放 置 的 兩 平 行 金 屬 板 間 的 勻 強 電 場 中 ，設(shè) 油 滴

3、是 從 兩 板 中 間 位 置 ， 并 以 初 速 度 為 零 進 入電 場 的 ， 可 以 判 定 （ ） 。 （ A） 油 滴 在 電 場 中 做 拋 物 線 運 動 （ B） 油 滴 在 電 場 中 做 勻 加 速 直 線 運 動 （ C） 油 滴 打 在 極 板 上 的 運 動 時 間 只 決 定 于 電 場強 度 和 兩 板 間 距 離 （ D） 油 滴 打 在 極 板 上 的 運 動 時 間 不 僅 決 定 于 電場 強 度 和 兩 板 間 距 離 ， 還 決 定 于 油 滴 的 荷 質(zhì) 比 + q m 看 運 動 就 是 看 受 力 和 初 態(tài) 感 覺 整 體 法 靜 電 感 應(yīng)

4、 某 些 帶 電 體 是 否 考 慮 重 力 ， 要 根 據(jù) 題 目 暗 示 或 運 動 狀 態(tài) 來 判 定 .帶 電 粒 子 一 般 可 分 為 兩 類 ：1、 帶 電 的 基 本 粒 子 ： 如 電 子 ， 質(zhì) 子 ， 正 負 離 子等 。 這 些 粒 子 所 受 重 力 和 電 場 力 相 比 在 小 得 多 ，除 非 有 說 明 或 明 確 的 暗 示 以 外 ， 一 般 都 不 考 慮 重力 。 （ 但 并 不 能 忽 略 質(zhì) 量 ） 。2、 帶 電 微 粒 ： 如 帶 電 小 球 、 液 滴 、 塵 埃 等 。 除非 有 說 明 或 明 確 的 暗 示 以 外 ， 一 般 都 考

5、慮 重 力 。 帶 電 粒 子 在 勻 強 電 場 中 運 動 狀 態(tài) ：勻 變 速 直 線 運 動 加 速 、 減速勻 變 速 曲 線 運 動 偏 轉(zhuǎn)1.平 衡（ F合 =0）2.勻 變 速 運 動（ F合 0） 靜 止勻 速 直 線 運 動 如 圖 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 對 平 行 金 屬 板 ，兩 板 間 加 以 電 壓 U。 兩 板 間 有 一 帶 正 電 荷 q的 帶電 粒 子 。 它 在 電 場 力 的 作 用 下 ， 由 靜 止 開 始 從正 極 板 向 負 極 板 運 動 ， 到 達 負 板 時 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 慮 粒 子 的 重 力 ） q

6、Um+ _帶 電 粒 子 的 加 速 d 一 、 帶 電 粒 子 的 加 速1、 受 力 分 析 : 水 平 向 右 的 電 場 力 F Eq=qU/d2、 運 動 分 析 :初 速 度 為 零 ， 加 速 度 為a=qU/md的 向 右 勻 加 速 直線 運 動 。 F 如 圖 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 對 平 行 金 屬 板 ，兩 板 間 加 以 電 壓 U。 兩 板 間 有 一 帶 正 電 荷 q的 帶電 粒 子 。 它 在 電 場 力 的 作 用 下 ， 由 靜 止 開 始 從正 極 板 向 負 極 板 運 動 ， 到 達 負 板 時 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 慮

7、粒 子 的 重 力 ） q Um+ _帶 電 粒 子 的 加 速 d 一 、 帶 電 粒 子 的 加 速 F 解 法 一 運 用 運 動 學 知 識 求 解adv 22 mqUv 2mdqUmFa 如 圖 所 示 ， 在 真 空 中 有 一 對 平 行 金 屬 板 ，兩 板 間 加 以 電 壓 U。 兩 板 間 有 一 帶 正 電 荷 q的 帶電 粒 子 。 它 在 電 場 力 的 作 用 下 ， 由 靜 止 開 始 從正 極 板 向 負 極 板 運 動 ， 到 達 負 板 時 的 速 度 有 多大 ？ (不 考 慮 粒 子 的 重 力 ） q Um+ _帶 電 粒 子 的 加 速 d 一 、

8、 帶 電 粒 子 的 加 速 F 解 法 二 運 用 能 量 知 識 求 解221 mvqUW 總 mqUv 2 如 兩 極 板 間 不 是 勻 強 電 場 該 用 何 種 方法 求 解 ？ 為 什 么 ？ 由 于 電 場 力 做 功 與 場 強 是 否 勻 強 無 關(guān) ，與 運 動 路 徑 也 無 關(guān) ， 第 二 種 方 法 仍 適 用 ！思 考 :若 粒 子 的 初 速 度 為 零 ,則 : qUmv 221若 粒 子 的 初 速 度 不 為 零 ,則 : qUmvmv 22 02121 例 題 ： 熾 熱 的 金 屬 絲 可 以 發(fā) 射 電 子 。 在 金 屬 絲和 金 屬 板 間 加

9、以 電 壓 U=2500V， 發(fā) 射 出 的 電 子在 真 空 中 被 加 速 后 ， 從 金 屬 板 的 小 孔 穿 出 。 電子 射 出 后 的 速 度 有 多 大 ？ 設(shè) 電 子 剛 從 金 屬 絲 射出 時 的 速 度 為 零 。解 :電 子 電 荷 量 為 e,根 據(jù) 動 能 定 理 可 得qUmv 221 emeUv 2 sm /1091.0 2500106.12 3019 sm /103 7 結(jié) 論 ： 由 于 電 場 力 做 功 與 場 強 是 否 勻強 無 關(guān) ， 與 運 動 路 徑 也 無 關(guān) ， 所 以在 處 理 電 場 對 帶 電 粒 子 的 加 速 問 題時 ， 一

10、般 都 是 利 用 動 能 定 理 進 行 處理 。 如 圖 所 示 ， 在 真 空 中 水 平 放 置 一 對 金 屬 板 Y和 Y ，板 間 距 離 為 d。 在 兩 板 間 加 以 電 壓 U， 一 電 荷 量為 q質(zhì) 量 為 m的 帶 電 粒 子 從 極 板 中 央 以 水 平 速 度v0射 入 電 場 。 試 分 析 帶 電 粒 子 在 電 場 中 的 運 動 情況 。 (不 計 粒 子 的 重 力 )二 、 帶 電 粒 子 的 偏 轉(zhuǎn) 1、 受 力 分 析 ：2、 運 動 規(guī) 律 分 析 :粒 子 受 到 豎 直 向 下 的電 場 力 F Eq=qU/d粒 子 作 類 平 拋 運

11、動 。U L+ + + + + +- - - - - -Y d Y v0 q UL+ + + + + +- - - - - -Y d Y v0 q x方 向 ： 勻 速 直 線 運 動mdqUmFa 0vvx tvL 0 0vLmdqUatvy Y方 向 ： 初 速 度 為 零 的勻 加 速 直 線 運 動v0y離 開 電 場 時 的 偏 轉(zhuǎn) 角 ： dmvqULaty 20 22 2121 200 mdvqULvvtin y 離 開 電 場 時 偏 轉(zhuǎn) 量 ：推 論 :粒 子 從 偏 轉(zhuǎn) 電 場 中 射 出 時 ,其 速 度 反 向 延 長 線 與初 速 度 方 向 交 一 點 ,此 點 平

12、 分 沿 初 速 度 方 向 的 位 移vvy 粒 子 在 與 電 場 平 行 的 方 向 上 做 初 速 為 零 的 勻 加 速 運 動結(jié) 論 ： 帶 電 粒 子 初 速 度 垂 直 于 電 場 方 向 飛 入勻 強 電 場 的 問 題 就 是 一 個 類 平 拋 的 問 題粒 子 在 與 電 場 垂 直 的 方 向 上 做 勻 速 直 線 運 動 如 圖 所 示 ， 在 真 空 中 豎 直 放 置 一 對 金 屬 板 x和 x ,加 電 壓 U1;水 平 放 置 一 對 金 屬 板 Y和 Y ， 板 間 距離 為 d。 加 電 壓 U2， 一 電 荷 量 為 -q質(zhì) 量 為 m的 帶電 粒

13、 子 從 x極 板 由 靜 止 出 發(fā) 。 試 分 析 帶 電 粒 子 的運 動 情 況 。 (不 計 粒 子 的 重 力 )+ + + + + +- - - - - -+_ U1 U2-qm 三 、 加 速 和 偏 轉(zhuǎn) 一 體 Lv0 v加 速 偏 轉(zhuǎn) mqUv 10 2 1222022 42 dULUvLmdqUy 12202tan dULUmdvLqU 三 、 加 速 和 偏 轉(zhuǎn) 一 體+ + + + + +- - - - - -+_ U 1 U2 v-qm Lv0加 速 偏 轉(zhuǎn) 電 荷 經(jīng)加 速 電場 加 速后 進 入偏 轉(zhuǎn) 電場通 過 加 速 電 場 的 末 速 度 為 進 入 偏

14、轉(zhuǎn) 電 場 的 初 速 度 YY XX- +- + - 若 金 屬 平 行 板 水 平放 置 ,電 子 將 在 豎 直方 向 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn)若 金 屬 平 行 板 豎 直放 置 ,電 子 將 在 水 平方 向 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn)偏 轉(zhuǎn) 電 極 的 不 同 放 置 方 式 四 、 示 波 器 1、 作 用 ： 觀 察 電 信 號 隨 時 間 變 化 的 情 況2、 組 成 ： 示 波 管 （ 內(nèi) 部 是 真 空 的 ） 、 電子 槍 、 偏 轉(zhuǎn) 電 極 和 熒 光 屏 組 成 。電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極 - + 熒 光 屏 YY XXYY XX 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- + 熒 光 屏 YY

15、XXYY XX1.如 果 在 電 極 XX 之 間 不 加 電 壓 ,但 在 YY 之 間 加 不 變的 電 壓 ,使 Y的 電 勢 比 Y 高 (有 時 說 這 種 情 況 是 ” Y正 、Y 負 ” ),電 子 束 運 動 過 程 中 受 哪 個 方 向 的 力 ?電 子 將打 在 熒 光 屏 的 什 么 位 置 ? 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- + 熒 光 屏 YY XXYY XX1.如 果 在 YY 之 間 不 加 電 壓 ,而 在 XX 之 間 加 不 變 的電 壓 , (X正 、 X 負 ), 電 子 將 打 在 熒 光 屏 的 什 么 位 置 ? 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- +

16、 熒 光 屏 YY XXYY XX2.如 果 在 XX 之 間 不 加 電 壓 ,而 在 YY 之 間 所 加 的 電 壓按 圖 所 示 的 規(guī) 律 隨 時 間 變 化 ， 在 熒 光 屏 會 看 到 什 么 圖 形 ？Uy t 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- + 熒 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 間 的 電 壓 仍 然 如 圖 所 示 ， 而 在 XX 之 間加 不 變 的 電 壓 (X正 、 X 負 ” ), 在 熒 光 屏 會 看 到 什 么 圖形 ？ Uy t 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- + 熒 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 間 的 電 壓 仍

17、然 如 圖 所 示 ， 而 在 XX 之 間加 不 變 的 電 壓 (X負 、 X 正 ), 在 熒 光 屏 會 看 到 什 么 圖 形 ？Uy t 電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極- + 熒 光 屏 YY XXYY XX3.如 果 YY 之 間 的 電 壓 仍 然 如 圖 所 示 ， 而 在 XX 之 間所 加 的 電 壓 按 圖 所 示 , 在 熒 光 屏 會 看 到 什 么 圖 形 ？Uy t UX tt2 t2 如 果 信 號 電 壓 是 周 期 性 的 ， 并 且 掃 描 電壓 與 信 號 電 壓 的 周 期 相 同 ， 就 可 以 在 熒光 屏 上 得 到 待 測 信 號 在 一 個 周 期 內(nèi) 隨 時間 變 化 的 穩(wěn) 定 圖 象電 子 槍 偏 轉(zhuǎn) 電 極 - + 熒 光 屏 YY XXYY XXUX t