1.9带电粒子在电场中的运动

qU L
vx
v y at
v
a
qU
md
md v 0
1 2 1 qU L2
y at
2 md v02
2
思考：如何确定离开电场时的合速度？合位移？ 矢量——方向
二、带电粒子在电场中的偏转
例题示范2
解
题
规
范
右面图片
三、带电粒子在电场中的加速与偏转
示波器
主要组成：电子
枪、偏转电极和
荧光屏，管内真
1．受力分析 水平向右电场力 F＝Ee=eU/d
2．运动分析 初速度为零，加速度a=eU/md
向右匀加速直线运动
解法一 动力学
2 − 0 = 2


= , = , =


解法二 动能定理 思考：
1
= 2 − 0
2
得 =
得 =
2

2

（1）若极板间不是
匀强电场如何求解？
什么样电压?
试一试（课后拓展）
3．如图所示，粒子在荧光屏上的位置（即y ' 大小）由哪些
物理量决定？采用哪些有效措施可以改变其大小？
θ
（2）若要使粒子射
出速度增大，可采取
什么有效措施？
一、带电粒子在电场中的加速
情
景
模
拟
+q +
++
m
v0 + +
++
匀速 +
E
加速
U
U
_
__
__
__
_
v=?
匀速
思考：
带电粒子

练习3。两块平行的金属板A、B之间的电压是 80V，一个电子以6.0×106 m/s的速度从小 孔C垂直A板进入电场，该电子能打在B板上 吗？如果能打在B板上，它到达B板时的速 度有多大？如果电源电压变为120V，情况又 会怎样？
偏转电极的不同放置方式 +
Y
Y’
若金属平行板水平 放置,电子将在竖直 方向发生偏转
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
1.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
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
2.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
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
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 U 图象
X
t
电子枪
Y Y X Y’ X’ Y’ + X’ X
偏转电极
荧光屏
原理图
L
+
V0
+
+
Y
P
ø
Y’
-
2 0
注意：1、带电粒子：
（1）一般微观粒子（如电子、质子等），在电场 中运动时重力远小于电场力，所以一般不计重力。 但质量不可忽略。
（2）带电体（如液滴、尘埃、小球等），一般重 力不能忽略。 一般情况下，带电粒子指微观粒子，但有时粒 子的含义不明确，需根据题目所给条件加以分析。 如重力与电场力大小相近时，重力不可忽略；若电 场力远大于重力，可忽略；也可根据物体的运动性 质来判断。

F eU a= m dm 1 偏距:y= 2
③ at2④
d 2
能飞出的条件为:y≤
⑤
解①②③④⑤式得:
U′≤
2Ud 2 2 5000 (1.0 102 ) 2 V 2 2 2 l (5.0 10 )
=4.0×102 V
要使电子能飞出,所加电压最大为400 V.
答案:400 V
A.使U2加倍 B.使U2变为原来的4倍
C.使U2变为原来的 D.使U2变为原来的
2
1 2
倍 倍
解析:要使电子轨迹不变,则应使电子进入偏转电场后 任一水平位移x所对应的偏距y保持不变.由
1 2 1 qU 2 x 2 qU 2 x 2 1 y at ( ) 和qU1= mv20得 2 2 2 md v0 2mv0 d 2 2 y= U 2 x .可见在x､y一定时,U2∝U1. 4U1d
三､示波管的原理
如下图所示为示波管的原理图.
注意:管的内部抽成真空.
对示波管的分析有以下两种情形 1.偏转电极不加电压:从电子枪射出的电子将沿直线运动,射到 荧光屏的中心点形成一个亮斑. 2.仅在XX′(或YY′)加电压: (1)若所加电压稳定,则电子流被加速､偏转后射到XX′或(YY′) 所在直线上某一点,形成一个亮斑(不在中心),如下图所示.
答案:A
三､示波器的示波管
例3:如下图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初 速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心 孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M､N形成 的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电
场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧
正确;由于不知带电粒子的电性,所以不能确定

第一章静电场第9节 带电粒子在电场中的运动一、带电粒子在电场中运动时是否考虑重力1．基本粒子：如电子、质子、离子、α粒子等在没有明确指出或暗示的情况下重力一般忽略不计。

2．带电颗粒：如油滴、液滴、尘埃、带电小球等在没有明确指出或暗示的情况下重力一般不能忽略。

二、带电粒子在电场中的加速运动带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做 运动。

有两种分析方法：用动力学的观点分析， ， ， 。

用功能的观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化， 。

三、带电粒子在匀强电场中的偏转1．研究条件：带电粒子 电场的方向进入匀强电场。

2．处理方法：类似于平抛运动，应用运动的 解题。

（1）沿初速度的方向做 。

（2）沿电场力的方向，做 。

2220200122tan =y F qE qU a m m md qUl y at mdv v qUl v mdv θ⎧⎪===⎪⎪⎪==⎨⎪⎪⎪=⎪⎩离开电场时偏移的距离：离开电场加速度： 时的偏转角度：结论：结论：（1）粒子以一定的速度v0垂直射入偏转电场。

粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的1 2 l处沿直线射出的。

（2）经过相同的加速电场，又经过相同的偏转电场的带电粒子，其运动轨迹重合，与粒子的带电荷量和质量无关。

四、带电粒子在电场中运动的实际应用——示波管1．构造及功能（如图所示）（1）电子枪：发射并加速电子。

（2）偏转电极Y、Y′：使电子束（加信号电压）；偏转电极X、X′：使电子束水平偏转（加）。

2．工作原理偏转电极X、X′和Y、Y′不加电压，电子打到屏幕的；若只在X、X′之间加电压，只在方向偏转；若只在Y、Y′之间加电压，只在方向偏转；若X、X′加扫描电压，Y、Y′加信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象。

加（减）速qEam=UEd=222v v ad-=221122qU mv mv=-垂直于合成与分解匀速直线运动匀加速直线运动竖直偏转扫描电压中心X Y一、带电粒子在交变电场中的运动1．带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化（如方波）且不计粒子重力的情形。