高中物理《帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》課件五（43張PPT）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)專家蒞臨指導(dǎo) 二 帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 一 帶電粒子的加速 垂直電場(chǎng)方向 類平拋運(yùn)動(dòng) 第一章靜電場(chǎng) 1 9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3 一個(gè)電荷量為 q質(zhì)量為m的帶電粒子 由靜止進(jìn)入一個(gè)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后 又垂直進(jìn)入一個(gè)電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上 整個(gè)裝置如圖示 試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況 不計(jì)粒子的重力 加速 偏轉(zhuǎn) 勻速 瞬時(shí)速度是聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程的橋梁 三 帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn) 一個(gè)電荷量為 q質(zhì)量為m的帶電粒子 由靜止進(jìn)入一個(gè)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后 又垂直進(jìn)入一個(gè)電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上 整個(gè)裝置如圖示 求 1 出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏移距離y 2 出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 3 打在熒光屏上時(shí)的偏移距離Y 三 帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn) 經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速后 三 帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn) Y Y X X 若金屬板水平放置電子將豎直偏轉(zhuǎn) 若金屬板豎直放置電子將水平偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)電極的放置方式 1 如圖 電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速 然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中 入射方向跟極板平行 整個(gè)裝置處在真空中 重力可忽略 在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下 下述四種情況中 一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是 A U1變大 U2變大B U1變小 U2變大C U1變大 U2變小D U1變小 U2變小 例與練 析與解 對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理 對(duì)偏轉(zhuǎn)過(guò)程由偏轉(zhuǎn)角正切公式 電學(xué)搭臺(tái)力學(xué)唱戲 1 如圖 電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速 然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中 入射方向跟極板平行 整個(gè)裝置處在真空中 重力可忽略 在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下 下述四種情況中 一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是 A U1變大 U2變大B U1變小 U2變大C U1變大 U2變小D U1變小 U2變小 B 例與練 2 如圖所示 二價(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體 經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后 垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中 偏轉(zhuǎn)后 打在同一熒光屏上 則它們 A 側(cè)移距離相同B 偏轉(zhuǎn)角相同C 到達(dá)屏上同一點(diǎn)D 到達(dá)屏上不同點(diǎn) ABC 帶電粒子的偏移量和偏轉(zhuǎn)角由系統(tǒng)決定 而與粒子的質(zhì)量 電量無(wú)關(guān) 只要電性相同的帶電粒子 在電場(chǎng)中留下的軌跡相同 所以無(wú)法將電性相同的粒子分開(kāi) 例與練 3 如圖所示 有一電子 電量為e 質(zhì)量為m 經(jīng)電壓U1加速后 沿平行金屬板A B中心線進(jìn)入兩板 A B板間距為d 長(zhǎng)度為l A B板間電壓為U2 屏CD足夠大 距離A B板右邊緣2l AB板的中心線過(guò)屏CD的中心且與屏CD垂直 試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離 例與練 析與解 電子離開(kāi)電場(chǎng) 就好象從中點(diǎn)沿直線離開(kāi)的 對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理 帶電粒子打在屏上的位置 偏移量Y 由系統(tǒng)決定 而與粒子的質(zhì)量 電量無(wú)關(guān) 四 示波管的原理 1 示波器的作用 觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況 2 示波管的結(jié)構(gòu) 由電子槍 偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成 3 示波管的原理 產(chǎn)生高速飛行的電子束 待顯示的信號(hào)電壓 鋸齒形掃描電壓 使電子沿Y方向偏移 使電子沿x方向偏移 2 如果在電極XX 之間不加電壓 但在YY 之間加如圖所示的交變電壓 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 0 t t1電子沿Y方向向上偏移 思考與討論 2 如果在電極XX 之間不加電壓 但在YY 之間加如圖所示的交變電壓 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 t1 t t2電子沿Y方向向下偏移 思考與討論 3 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加不變電壓 使X的電勢(shì)比X 高 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 0 t t1電子沿Y方向向上偏 沿X方向向里偏 思考與討論 3 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加不變電壓 使X的電勢(shì)比X 高 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 t1 t t2電子沿Y方向向下偏 沿X方向向里偏 思考與討論 3 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加不變電壓 使X 的電勢(shì)比X高 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 電子沿Y方向向上向下偏 沿X方向向外偏 思考與討論 4 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加鋸齒形掃描電壓 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 X Y O A B C D E F A B C D E F A B O C t1 D E F t2 思考與討論 如果信號(hào)電壓是周期性的 并且掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同 就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象 4 如圖所示的示波管 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加如圖所示的鋸齒形電壓 使X的電勢(shì)比X 高 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 例與練 4 如圖所示的示波管 如果在YY 之間加如圖所示的交變電壓 同時(shí)在XX 之間加如圖所示的鋸齒形電壓 使X的電勢(shì)比X 高 在熒光屏上會(huì)看到什么圖形 例與練 X Y O 0 t t1 t1 t t2 經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速后 三 帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn) 四 示波管的原理 1 示波器的作用 觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況 2 示波管的結(jié)構(gòu) 由電子槍 偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成 3 示波管的原理 作業(yè) P394 5 4 讓一價(jià)氫離子 一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速 然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn) 它們是否會(huì)分為三股粒子束 請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明 比較離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的側(cè)移距離y 如果y不相同 比較離子是否以相同偏角 射出 如果y相同 如果 不相同 會(huì)分為三股 如果 相同 不會(huì)分為三股 會(huì)分為三股 答案 通過(guò)加速電場(chǎng)時(shí)獲得的動(dòng)能Ek qU 加速電壓相同 二價(jià)氦離子電荷量最大 所以二價(jià)氦離子獲得動(dòng)能最大 粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)決定 所以三種粒子不可能分開(kāi)為三股 5 電子從靜止出發(fā)被1000V的電壓加速 然后沿著與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入另一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為5000N C的均強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 進(jìn)入方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直 已知偏轉(zhuǎn)電極長(zhǎng)6cm 求電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度及其與進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度方向之間的夾角 14 初速度為2 107m s的電子沿平行金屬板間的中心線射入板中 板長(zhǎng)為30cm 相距為4cm 在兩板間加上如圖所示的正弦交變電壓 已知電子的質(zhì)量為9 10 31Kg 電量為1 6 10 19C 不計(jì)電子重力 求 要使所有的電子都能離開(kāi)電場(chǎng) 圖中電壓的最大值U0需滿足什么條件 例與練 可認(rèn)為在t時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)不變 設(shè)電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電壓為U0時(shí)進(jìn)入板間 析與解 帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 在兩個(gè)相互平行的金屬板間加交變電壓時(shí) 在兩板間便可獲得交變電場(chǎng) 此類電場(chǎng)從空間看是勻強(qiáng)電場(chǎng) 即同一時(shí)刻 電場(chǎng)中各個(gè)位置處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向都相同 從時(shí)間上看是變化的 即電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向都可隨時(shí)間變化 研究帶電粒子在這種交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 關(guān)鍵是根據(jù)電場(chǎng)變化的特點(diǎn) 正確地判斷粒子的運(yùn)動(dòng)情況 當(dāng)帶電粒子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期時(shí) 可認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 方向都不變 小結(jié) 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全