带电粒子在电场中的偏转上课.pptx

如图所示，在真空中如图所示，在真空中水平放置一对金属板水平放置一对金属板Y和和Y，板间距离为，板间距离为d在两板间加以电压在两板间加以电压U，两板间的匀强电，两板间的匀强电场的场强为场的场强为E=U/d现有一电荷量为现有一电荷量为q的的带电粒子以水平速度带电粒子以水平速度v0射入电场中射入电场中.带电粒子通过电场的侧移带电粒子通过电场的侧移带电粒子通过电场的侧移带电粒子通过电场的侧移偏向角偏向角恒力作用下的曲线运动恒力作用下的曲线运动 模型推论：推论：带电粒子从极板的中线射入匀带电粒子从极板的中线射入匀强电场强电场,其出射时速度方向的反向延其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点。所以粒子长线交于极板中线的中点。所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样。好像从极板中央沿直线飞出去一样。对偏移公式的讨论对偏移公式的讨论对于不同的带电粒子对于不同的带电粒子(1)若以相同的速度射入，则若以相同的速度射入，则y q/m(2)若以相同的动能射入，则若以相同的动能射入，则y q(3)若以相同的动量射入，则若以相同的动量射入，则y qm(4)若经相同电压若经相同电压U0加速后射入，则加速后射入，则y与与 q、m无关无关,随加速电随加速电压的增大而减小，随偏压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。转电压的增大而增大。例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（1 1）电子穿过）电子穿过A A板时的板时的速度大小？速度大小？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（2 2）电子从偏转电场射）电子从偏转电场射出时的侧移量？出时的侧移量？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（3 3）电子从偏转电）电子从偏转电场射出时的偏转角？场射出时的偏转角？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（4 4）P P点到点到O O点的距离？点的距离？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（5 5）使打在屏上的距）使打在屏上的距离变大的方法？离变大的方法？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（6 6）打在屏上的最大）打在屏上的最大距离是多少？距离是多少？例例2 2：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝：在如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A A板间的加速电压板间的加速电压U U1 1加速，加速，从从A A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KOKO射出，然后进入两块平行金属射出，然后进入两块平行金属板板M M、N N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场）形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入，电子进入M M、N N间电场时的速度与电场方向垂直，电间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的子经过电场后打在荧光屏上的P P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U U1 1，M M、N N两板间的电压为两板间的电压为U U2 2，两板间的距离为，两板间的距离为d d，板长为，板长为L L1 1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L L2 2，电子的质量为，电子的质量为m m，电，电荷量为荷量为e e。求：。求：U1L1L2PMNOKA能从极板间射出：能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：不能从极板间射出：xL，y=d/2（7 7）如其它条件不变电）如其它条件不变电子不能从子不能从M M、N N极板射出极板射出U2U2取值范围？取值范围？6.图图为为示示波波管管原原理理图图,电电子子枪枪炽炽热热的的金金属属丝丝可可以以发发射射电电子子,初初速速度度很很小小,可可以以视视为为零零,电电子子枪枪的的加加速速电电压压为为U0，紧紧接接着着是是偏偏转转电电极极YY和和XX。设设偏偏转转电电极极的的极极板板长长均均为为l1,板板间间距距离离均均为为d,偏偏转转电电极极XX的的右右端端到到荧荧光光屏屏的的距距离离为为l2,电电子子的的电电荷荷量量为为e,质质量量为为m(不不计计偏偏转转电电极极YY和和XX二二者者之之间间的的距距离离),在在YY和和XX偏偏转转电电极极不不加加电电压压时时，电电子子恰恰能能打打在在荧荧光光屏屏上上坐坐标标的的原原点点，求求：1)若若只只在在YY偏偏转转电电极极上上加加电电压压U1(U10),则则电电子子到到达达荧荧光光屏屏上上的的速速度度是是多多大大?2)在在第第(1)问问中中,若若再再在在XX偏偏转转电电极极上上加加电电压压U2(U20),求出亮点在荧光屏上坐标系中的坐标值。求出亮点在荧光屏上坐标系中的坐标值。例例3 3：（P138P138例例2 2）如图所示，氢原子如图所示，氢原子核外有一个电子绕原子核作匀速率核外有一个电子绕原子核作匀速率圆周运动。设电子质量为圆周运动。设电子质量为m m，电荷量，电荷量为为e e，轨道半径为，轨道半径为r r，求，求：（1 1）电子运动的周期）电子运动的周期T T。（2 2）电子运动的动能）电子运动的动能E EK K （3 3）电子运动产生的环形电流）电子运动产生的环形电流1.如图所示，质量为如图所示，质量为m，带电量为，带电量为q的离子以的离子以v0的速度，沿与场强垂直的方向从的速度，沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电点飞入匀强电场，并从另一侧场，并从另一侧B点沿与场强方向成点沿与场强方向成150角飞出角飞出则则A、B两点间的电势差是多少两点间的电势差是多少?1500EABqEVyV0VtVy2=2ay=2qEy/m=3 V02V V0 04、初初速速为为零零的的电电子子经经电电压压U1加加速速后后，垂垂直直进进入入偏偏转转电电场场偏偏转转，离离开开偏偏转转电电场场时时侧侧向向位位移移是是y。偏偏转转板板间间距距离离为为d，偏偏转转电电压压为为U2，板板长长为为l。为为了了提提高高偏偏转转灵灵敏敏度度（每每单单位位偏偏转转电电压压引引起起的侧向位移），可采用下面哪些办法的侧向位移），可采用下面哪些办法 ()A增大偏转电压增大偏转电压U2 B减小板长减小板长C.减小板间距离减小板间距离d D增大加速电压增大加速电压U1答案：答案：C 例例2：如图：如图1所示，长为所示，长为L、相距为、相距为d的两平行的两平行金属板与一电压变化规律如图金属板与一电压变化规律如图2所示的电源所示的电源相连相连(图中未画出电源图中未画出电源)。有一质量为。有一质量为m、带、带电荷为电荷为-q的粒子以初速度的粒子以初速度v0从板中央水平射从板中央水平射入电场，从飞入时刻算起，入电场，从飞入时刻算起，A、B两板间的两板间的电压变化规律恰好如图电压变化规律恰好如图2所示，为使带电粒所示，为使带电粒子离开电场时的速度方向平行于金属板，子离开电场时的速度方向平行于金属板，（重力不计（重力不计）问：问：交变电压周期需满足什么条件？交变电压周期需满足什么条件？加速电压值加速电压值U0的取值范围是什么？的取值范围是什么？图1图2Tt/nL/nv0 (n为正整数为正整数)答案：答案：avvav图7-26UtU0O-U0T模型的描述模型的条件avv 2、在真空中，电子（质量为在真空中，电子（质量为m，电量为，电量为e），），连续地射入连续地射入相距为相距为d的两平行金属板之间，的两平行金属板之间，两板不带电时，电子将沿两板等距离的两板不带电时，电子将沿两板等距离的中线射出，通过两板的时间为中线射出，通过两板的时间为T，如图如图24-15甲所示。现在极板甲所示。现在极板上加一个如图上加一个如图24-15乙所示变化电压，变化周期也为乙所示变化电压，变化周期也为T，电压最，电压最大值大值U0，若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板，求这些，若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板，求这些电子离开电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多电子离开电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多少？少？Vy在偏转问题中可以画出单方向的速度时间图像2.如图如图,电子在电势差为电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始的加速电场中由静止开始运动运动,然后射入电势差为然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中整个装置处在真空中,重力可忽重力可忽略略.在满足电子能射出平行板区的条件下在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况下述四种情况中中,一定能使电子的偏转角一定能使电子的偏转角变大的是变大的是()(A)U1变大、变大、U2变大变大(B)U1变小、变小、U2变大变大(C)U1变大、变大、U2变小变小(D)U1变小、变小、U2变小变小 B6、静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示。虚线表示这个静电场在中某部分静电场的分布如图所示。虚线表示这个静电场在xoy平平面内的一簇等势线，等势线形状相对于面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、轴、Oy轴对称。等势轴对称。等势线的电势沿线的电势沿 x 轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等。一轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等。一个电子经过个电子经过P点（其横坐标为点（其横坐标为-x0）时速度与）时速度与x轴平行。适当控制轴平行。适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动。在通轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子沿过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度方向的分速度vy随位置坐标随位置坐标 x 变变化的示意图是化的示意图是()等势线的电等势线的电势沿势沿x轴正轴正向增加，且向增加，且相邻两等势相邻两等势线的电势差线的电势差相等。相等。水平方向在水平方向在做加速运动做加速运动竖直方向的竖直方向的力越靠近力越靠近X轴越小轴越小F