10.5 带电粒子在电场中的运动 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（15张PPT）

(共15张PPT)
10.5 带电粒子在电场中的运动
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
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，α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。
带电粒子在匀强电场中
运动情况：
受到恒定的电场力
受力情况：
做匀变速运动
一. 带电粒子在电场中的加速
用牛顿运动定律分析
用动能定理分析
E1
（加速电压）
q
U
m
+
_
带电粒子的加速
d
1、受力分析:
水平向右的电场力
F＝Eq=qU/d
F
2、运动分析:
初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。
解法一　运用运动学知识求解
解法二　运用能量知识求解
粒子加速后的速度只与加速电压有关
思考题
如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？
由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！
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V0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
3.若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场，
离子的运动情况如何？
思考讨论
二. 带电粒子在电场中的偏转
试根据类平抛运动的知识，推导偏移量 y和偏转角θ
偏移量 y的计算
（1）画出电场线，并进行受力分析
（2）粒子做什么性质的运动？
（3）为计算y，需要知道哪些物理量？
（4）这些物理量能计算出吗？
偏转角θ的计算
（1）什么叫偏转角
（2）怎样计算偏转角θ？
对偏移公式的讨论
对于不同的带电粒子
（2）若以相同的动能射入，
（3）若经相同电压U0加速后射入，则
y与 q m无关,随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大。
（1）若以相同的速度射入
则y∝q/m
则y∝q
思考题：
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，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。
答案：通过加速电场时获得的动能Ek=qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。
粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。
四、示波器
1、作用：观察电信号随时间变化的情况
2、组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏 转电极和荧光屏组成。
3、原理
（1）、偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑。
（2）、仅在XX1（或YY1）加电压①若所加电压稳 定，则电子流被加速、偏转后射到XX1（或YY1）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）。
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？
示波管原理