1、帶電粒子在勻強電場中的偏轉帶電粒子在勻強電場中的偏轉彩電的顯像管彩電的顯像管1.帶電粒子帶電粒子(不計重力不計重力)在勻強電場中的在勻強電場中的運動狀態運動狀態.勻變速直線運動勻變速直線運動(速度與電場線方向平行速度與電場線方向平行)勻變速曲線運動勻變速曲線運動(速度與電場線方向有一定夾角速度與電場線方向有一定夾角)勻變速運動勻變速運動一一. .預備知識預備知識2.平拋運動的研究方法和規律平拋運動的研究方法和規律.二二. .帶電粒子在勻強電場中的偏轉帶電粒子在勻強電場中的偏轉( (不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強電場不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強電場) )1)粒子在與電場垂直的方

2、向上做粒子在與電場垂直的方向上做 勻速直線運動勻速直線運動2) 粒子在與電場平行的方向上做粒子在與電場平行的方向上做 初速度為零的勻加速運動初速度為零的勻加速運動 l+ + + + + +- - - - - - -q qv vv v0 0v vy yyd dv vx x v v0 0t =0vlv vy y=ataty y= =221at0mdvqUl2022mdvqUl 0vvy20mdvqUlv v0 0F F = = mdqUt mFt mqEt = =tan 離開電場時偏移量離開電場時偏移量:離開電場時偏轉角離開電場時偏轉角:在電場中飛行時間在電場中飛行時間:小結小結小結小結:帶電粒子

3、初速度垂直于電場方向飛入勻強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。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粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動三三. .兩點引申兩點引申加速和偏轉合為一體加速和偏轉合為一體偏轉后打到屏上偏轉后打到屏上隨堂練習隨堂練習小結小結:帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強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。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粒子在與電場垂

4、直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動三三. .兩點引申兩點引申加速和偏轉合為一體加速和偏轉合為一體偏轉后打到屏上偏轉后打到屏上綜合練習本節小結1.1.如圖所示如圖所示, ,帶電粒子帶電粒子( (不計重力不計重力) )以速度以速度v v0 0進入兩進入兩平行金屬板間的勻強電場平行金屬板間的勻強電場, ,速度方向與極板平行速度方向與極板平行, ,當粒子離開電場時偏轉量為當粒子離開電場時偏轉量為y.y.已知極板長為已知極板長為L,L,極極板間的距離為板間的距離為d,d,兩極板間的電壓為兩極板間的電壓為U.U.在保證粒子在

5、保證粒子不打在極板上的情況下不打在極板上的情況下, ,能使偏轉量能使偏轉量y y加倍的是加倍的是: :A.A.使粒子射入的初速度使粒子射入的初速度v v0 0加倍加倍B.B.使兩極板間的電壓使兩極板間的電壓U U加倍加倍C.C.使極板間的距離使極板間的距離d d加倍加倍D.D.使極板的長度使極板的長度L L加倍加倍 2.2.如圖所示如圖所示, ,電荷量相等的兩種粒子電荷量相等的兩種粒子P P1 1和和P P2 2先先后以相同的初速度從后以相同的初速度從O O點射入勻強電場點射入勻強電場, ,初速初速度垂直于電場方向度垂直于電場方向, ,偏轉之后分別打在極板上偏轉之后分別打在極板上的的B B、C

6、 C點點, ,且且AB=BC.AB=BC.不計粒子重力不計粒子重力. .則則P P1 1、P P2 2的質量之比的質量之比m m1 1:m:m2 2為為: :A.1:4A.1:4 B.1:2B.1:2 C.2:1C.2:1 D.4:1D.4:1 3.3.平行板電容器內部有勻強電場平行板電容器內部有勻強電場, ,一束離子從左側一束離子從左側垂直于電場方向射入垂直于電場方向射入, ,出現如圖所示的出現如圖所示的a a、b b、c c三三種偏轉軌跡種偏轉軌跡: :A.A.若射入的初速度相同若射入的初速度相同, ,則則a a、b b的運動時間相同的運動時間相同B.B.若射入的初速度相同若射入的初速度相

7、同, ,則則b b、c c的運動時間相同的運動時間相同C.C.若射入的是同一種離子若射入的是同一種離子, ,則則a a、b b的運動時間相同的運動時間相同D.D.若射入的是同一種離子若射入的是同一種離子, ,則則b b、c c的運動時間相同的運動時間相同 返回返回例例: :離子發生器發射出一束質量為離子發生器發射出一束質量為m,m,電荷量為電荷量為q q的負離的負離子子, ,從靜止經加速電壓從靜止經加速電壓U U0 0加速后加速后, ,獲得速度獲得速度 , ,并沿垂直并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央于電場線方向射入兩平行板中央, ,受偏轉電壓受偏轉電壓U U作用后作用后, ,以速度離開電場

8、以速度離開電場, ,已知平行板長為已知平行板長為l,l,兩板間距離為兩板間距離為d.d.則離子在離開偏轉電場時的偏移量和速度偏轉角的正則離子在離開偏轉電場時的偏移量和速度偏轉角的正切值切值.0v l+ + + + + +- - - - - -u u0 0dv v0 0 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0偏移量偏移量: :024dUUl速度偏轉角的正切值：速度偏轉角的正切值：02dUUl總結總結: :20021mvqU 分析分析: :2022mdvqUly 20tanmdvqUl由動能定理由動能定理: :偏移量和速度

9、偏轉角的正切值和帶電粒子偏移量和速度偏轉角的正切值和帶電粒子q q、m m無關無關, ,只取決于只取決于思考思考隨堂練習隨堂練習加速電場和偏轉電場的電壓加速電場和偏轉電場的電壓. . l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0偏移量偏移量: :024dUUl速度偏轉角的正切值：速度偏轉角的正切值：02dUUl總結總結: :20021mvqU 分析分析: :2022mdvqUly 20tanmdvqUl由動能定理由動能定理: :偏移量和速度偏轉角的正切值和帶電粒子偏移量和速度偏轉角的正切值和帶電粒子q q、m m無關無關,

10、,只取決于加速電場和偏轉電場的電壓只取決于加速電場和偏轉電場的電壓. .思考思考隨堂練習隨堂練習思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經過同一加速電場由靜止開始加速合物經過同一加速電場由靜止開始加速,然后在同一偏轉然后在同一偏轉電場里偏轉電場里偏轉,在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏轉電場時過偏轉電場時,它們是否會分為三股？請說明理由它們是否會分為三股？請說明理由.答案答案:通過加速電場時獲得的動能通過加速電場時獲得的動能E Ek k= =qUqU, ,加速電壓相同加速電壓相同, ,二價

11、氦離子電荷量最大二價氦離子電荷量最大, ,所以二價氦離子獲得動能所以二價氦離子獲得動能最大最大. .粒子的偏轉量和偏轉角由加速電場和偏轉電粒子的偏轉量和偏轉角由加速電場和偏轉電場的電壓決定場的電壓決定, ,所以三種粒子不可能分開為三股所以三種粒子不可能分開為三股. .返回返回如圖所示如圖所示, ,電子在電勢差為電子在電勢差為U U1 1的加速電場中由靜的加速電場中由靜止開始運動止開始運動, ,然后射入電勢差為然后射入電勢差為U U2 2的兩塊平行板的兩塊平行板間的電場中間的電場中, ,入射方向跟平行板平行入射方向跟平行板平行, ,整個裝置整個裝置處于真空中處于真空中. .在滿足電子能射出平行板

12、區的條件在滿足電子能射出平行板區的條件下下, ,下列四種情況中下列四種情況中, ,一定能使電子的偏轉角一定能使電子的偏轉角變大的是變大的是: :A.UA.U1 1變大變大,U,U2 2變大變大B.UB.U1 1變小變小,U,U2 2變大變大C.UC.U1 1變大變大,U,U2 2變小變小D.UD.U1 1變小變小,U,U2 2變小變小 返回返回 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u0 0v vy yv v0 0yD2l Dly202tandUUl02)2(dUUlDly偏轉后打到屏上偏轉后打到屏上: :返回返回示波器原理1.1.質子質子( )(

13、)和和 粒子粒子( )( )從同一位置垂直于電場從同一位置垂直于電場方向進入平行金屬板之間的勻強電場方向進入平行金屬板之間的勻強電場, ,并從另一側并從另一側射出射出. .以下說法中正確的是以下說法中正確的是: :如果它們是以相同速度進入的如果它們是以相同速度進入的, ,則運動時間之比則運動時間之比是是 . .如果它們是以相同動能進入的如果它們是以相同動能進入的, ,則偏轉距離之比則偏轉距離之比是是 . .如果它們是以相同動量進入的如果它們是以相同動量進入的, ,則偏轉角正切之則偏轉角正切之比是比是 . .H11He422.2.如圖所示如圖所示, ,平行金屬板平行金屬板A A、B B相距為相距

14、為d,d,兩板間電壓兩板間電壓為為U,AU,A板電勢高板電勢高. .在在A A板上放一小粒鈷板上放一小粒鈷60,60,它不斷地它不斷地向向A A板右側空間放出質量為板右側空間放出質量為m m、電荷量為、電荷量為q q的正粒子的正粒子. .粒子是向各個方向射出的粒子是向各個方向射出的, ,速度大小均為速度大小均為v.Bv.B板上板上涂有熒光粉涂有熒光粉, ,粒子打在粒子打在B B板上時會使板上時會使B B板發光板發光.B.B板上板上發光面的面積是發光面的面積是 . . ( (設粒子不會被設粒子不會被B B板反射板反射, ,兩板足夠長兩板足夠長) ) 返回返回質量為質量為m m、電荷量為、電荷量為q q的帶電粒子的帶電粒子( (不計重力不計重力) )以平行于以平行于極板的速度進入偏轉電場極板的速度進入偏轉電場. .已知極板長已知極板長L,L,兩極板間距兩極板間距d,d,兩極板間電壓兩極板間電壓U.U.若若v v0 0已知已知, ,則粒子射出偏轉電場時偏轉量則粒子射出偏轉電場時偏轉量y= y= ， 偏轉角的正切偏轉角的正切tantan= .= .若