1、 1.9带电粒子在电场中的运动【学习目标】 1、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律; 2、理解电压对粒子加速和偏转的影响,并能综合利用力学知识对有关问题进行分析; 3、了解加速和偏转在实际中的应用。【自主学习】1、带电粒子:如电子、质子、原子核等,一般地,重力 电场力,重力可忽略不计。 2、带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后,由于电场力方向与粒子的运动方向在,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做。3、带电粒子的偏转(限于匀强电场)(1)运动状态分析:带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时,由于电场力方向与粒子的初速方向 ,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做 。(2)粒子偏转问题的分析
2、处理方法类似于平抛运动的分析处理,即应用运动的合成和分解的知识方法:沿初速度方向为 ,位移与时间的关系为 ,运动时间t= 。沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度a= 。离开电场时的偏移量 【问题探究】一、带电粒子的加速问题一:两块平行正对的金属板A 、B,相距为d ,带有等量异号电荷,电压为U,场强为E,如图所示。一质量为m,电荷为q的带正电的粒子从A板处由静止开始运动,求其到达B板的速度是多大? 归纳:解答此题可用哪些方法(提示可以用牛顿定律、动能定理等)思考:对非匀强电场可用哪种方法?例题1.炽热的金属丝可以发射电子,在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V,发射出的电子在真
3、空中加速后,从金属板的小孔穿出,电子穿出时的速度有多大?设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。结论:由于电场力做功与场强是否匀强无关,与运动路径也无关,所以在处理电场对带电粒子的加速问题时,一般都是利用_进行处理。二、带电粒子的偏转【问题探究】如图,带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场,将会发生偏转,做一个抛物线运动。 1 、运动性质:类平抛运动 (类比法)2 、运动规律: (两个方向分析)如果带电粒子偏转后飞出电场,则其侧移距离和偏转角度为多少? 加速度a=垂直板面方向偏移的距离为y=粒子的飞行时间t=带入可得y=y由那几个量决定:垂直板面的速度v=偏转角度tan=偏转角度由那几个量决定:例题2.两个相同极板Y1与Y2的长度l=6.0cm,相距d=2cm,极板间的电压U=200V,一个电子沿平行于板面的方向射入电场中,射入时的速度v0=3.0107m/s,把两板间的电场看作匀强电场,求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度。三、加速+偏转四、加速+偏转+直线五.示波管的原理示波管的结构如图所示,示波管主要由 、 和 三部分组成。管内抽成 ,电子枪通电后发射 ,电子在 电场作用下被加速,然后进入 电场。偏转电极一般有相互 的两组,一组控制 偏转,一组控制 偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。