1带电粒子在电场中的运动

发布 2022-07-03 23:59:28 阅读 8384

一、学习目标。

分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。

二、学习重难点:带电粒子在电场中的偏转问题分析。

三、基础知识回顾:

一、带电粒子在电场中的直线运动。

1.条件:在中,带电粒子的初速度为零或初速度与电场力共线.

2.处理方法:(1)动能定理:qu2)牛顿第二定律:qe

思考:带电粒子在电场中的运动是否考虑重力?

二、带电粒子在电场中的偏转。

1.研究条件:带电粒子垂直于方向进入匀强电场.

2.处理方法:

1)沿初速度方向做运动.

2)沿电场方向做运动.

思考:若带电粒子电量为q,质量为m,垂直进入宽为l的匀强电场e,求出带电粒子离开电场时的偏移量和偏转角.

归纳提炼】1.粒子的偏转角问题。

1)已知电荷情况及初速度如图3所示,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为u1.若粒子飞出电场时偏转角为θ,则tan θ=式中vy=at=·,vx=v0,代入得tan

结论:初动能一定时tan θ与q成正比,电荷量相同时tan θ与初动能成反比.

2)已知加速电压u0

若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压u0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有:qu0=mv ②

由①②式得tan

结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度总是相同的.

2.粒子的偏转量问题。

1)y=at2=··2

作粒子速度的反向延长线,设交于o点,o点与电场边缘的距离为x,则x===

结论:粒子从偏转电场中射出时,就象是从极板间的处沿直线射出.

2)若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压u0加速后进入偏转电场的,则由②和④,得y=

结论:粒子的偏转距离与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转距离总是相同的.

习题训练:1.如图6-3-1所示,在a板附近有一电子由静止开始向b板运动,则关于电子到达b板时的速率,下列解释正确的是( )

a.两板间距越大,运动时间就越长,则获得的速率越大。

b.两板间距越小,加速度就越大,则获得的速率越大。

c.与两板间的距离无关,仅与加速电压u有关。

d.以上解释都不正确。

2.如图6-3-24所示,一价氢离子(h)和二价氦离子(he)的混合体,经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( )

a.同时到达屏上同一点。

b.先后到达屏上同一点。

c.同时到达屏上不同点。

d.先后到达屏上不同点。

3.如图所示,电子在电势差为u1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为u2的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行, 整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行极板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是。

a.u1变大、u2变大 b.u1变小、u2变大。

c.u1变大、u2变小 d.u1变小、u2变小。

4如图所示,有两个相同的带电粒子a、b,分别从平行板间左侧中点和贴近上极板左端处以不同的初速度垂直于电场方向进入电场,它们恰好都打在下极板右端处的c点,若不计重力,则可以断定。

a.a粒子的初动能是b粒子的2倍。

b.a粒子在c点的速度偏向角的正弦值是b粒子的两倍。

c.a、b两粒子到达c点时的动能可能相同。

d.如果仅将加在两极板间的电压加倍,a、b两粒子到达下极板时仍为同一点d(图中未画出)

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