第八节带电粒子在电场中的运动.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,仪器名称：示波器 型 号：,COS5100,系统运行时，数以,10,亿计的电子就将从这条加速管中以接近光速冲进储存环中发生碰撞,北京正负电子对撞机加速器的起点,带电粒子在电场中的运动,第一章 第八节,3,、,某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定,电场中的带电粒子一般可分为两类：,1,、带电的,基本粒子,：如电子，质子，,粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。,2,、,带电微粒,：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。,+,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,_,_,_,_,_,U,U,E,加速,匀速,匀速,+,qm,V,0,V=?,一、带电粒子的加速,方法,1,：运用运动学和动力学方法求解，设板间距为,d,因电场力为恒力，所以有,方法,2,：运用能量观点求解,速度与电势差,U,、比荷量,q,成正比与距离,d,无关,例题,1,：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压,U=2500V,，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？,设电子刚从金属丝射出时的速度为零。,电子的质量为,0.9110,-30,kg,，电子的电荷量,e=1.610,-19,C,两板的距离为,20cm,带电粒子：质子，电子，粒子等无特殊说明都不计重力，但不能忽略质量。,如图所示，在,P,板附近有一电子由静止开始向,Q,板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：,(),A.,两板间距越大，加速的时间越长,B.,两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达,Q,板时的速度就越大,C.,电子到达,Q,板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关,D.,电子的加速度和末速度都与板间距离无关,AC,1,：非匀强电场中,如何计算？,电场力做功，只于始末位置电势差有关,2,：若带正电粒子以,V,0,负板向,正板运动，分析,粒子运动情况,明确粒子,V,，,a,的,变化情况,思 考：,3.,若粒子以初速度,V,0,沿,垂直,场强方向进入电场，,离子的运动情况如何？,二、带电粒子的偏转,d,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,二,、,带电粒子在电场中的偏转,l,v,0,d,-,q,v,v,0,v,y,S,1.,粒子穿越电场的时间,t=?,2.,粒子离开电场的速度,V=,？,3.,粒子离开电场时的偏角,=,？,4.,沿垂直于板面方向偏移的距离,=,？,5.S,=?,侧移量,偏转角度,粒子好象是从入射线中点直接射出来的,类平抛运动,直线加速器,粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同,电子枪,荧光屏,偏转电极,+,-,X,X,、,y,、,y,X,X,、,y,、,y,亮斑,如果在偏转电极,XX,、,YY,上,不加电压，电子如何运动？如果在偏转电极,XX,上不加电压，偏转电极,YY,上加电压电子又如何运动？,三、示波管原理,课堂小结：,一、利用电场使带电粒子加速,二、利用电场使带电粒子偏转,从动力学和运动学角度分析,从做功和能量的角度分析,类似平抛运动的分析方法,粒子在与电场垂直的方向上做,匀速直线运动,粒子在与电场平行的方向上做,初速度为零的匀加速运动,P38,练习第,4,题,让一价氢,离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。,比较离子在偏转电场的侧移距离,y,如果,y,不相同,比较离子是否以相同偏角,射出,如果,y,相同,如果,不相同,会分为三股,如果,相同,不会分为三股,会分为三股,练习,1,：一个初速度为零的电子，在场强为,4.010,3,V/m,的匀强电场中被加速，求经过,2.010,-8,s,后，电子的速度和动能。,(,电子质量为,0.9110,-30,kg),解：,电子在匀强电场中的加速度,:,a=F/m=,eE/m,速度,:v=at=,eEt/m,=1.410,7,m/s,动能,E,k,=,=8.910,-17,J,练习,2,。一动能为,1000eV,的电子，沿着与电场垂直的方向进入匀强偏转电场，已知偏转电极长,6.0cm,，相距离,1cm,，偏转电压,4.0V,，求电子离开偏转电场时的偏转角度。,解：由偏转角度公式,及,1eV=1.610-19J,有,=,=0.012,解得：,=0.69,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,6.010,6,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？,解,:,电子射入电场时具有的初动能,:,E,k,=1.610,-17,J,电子从,A,板到达,B,板需克服电场力做功,:,W=,qU,=1.310,-17,J,E,k,W,可见电子能打在,B,板，,到达,B,板时的速度为,v=,如果电源电压变为,120V,，则电子从,A,板到达,B,板需克服电场力做功：,W=,qU,=1.9 10,-17,J,，,这时,E,k,W,电子不能打在,B,板。,