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探索带电粒子在电场中的运动:加速与偏转的奥秘

更新时间:2024-09-24 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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1.第1章 静电场 9.带电粒子在电场中的运动。课前知识。带电体:如液滴、油滴、灰尘、小球等,在电场中受到电场力和引力的作用。带电粒子:如电子、质子、离子等,由于质量小,一般不考虑带电粒子的运动。在现代科学实验和技术设备中,常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。本节将学习两种最简单的情况:利用电场加速带电粒子和利用电场偏转带电粒子。 1.带电粒子的加速。真空中有一对平行的金属板,由于接上电池组带电,两板间的电位差为U,板间距离为d。如果将一个质量为m,带正电荷为q的粒子静止放在左边板附近,会发生什么情况?u,+q,m,+,_,d,1。受力分析:水平电场力向右。pOP物理好资源网(原物理ok网)

2.F电Eq=qU/d, 2.运动分析:初速度为零,匀加速向右作直线运动。 ,v?, 解一:运动学分析, 解二:动能定理, 结论:1.解一只适用于匀速电场。 , 2.解二适用于所有的电场。 , 3.带电粒子在电场中加速所得到的速度,若m、q不变,只与加速电压有关高中物理选修3-1,与极板间距离d无关。 , 例1(加速度), 实验表明,一根炽热的金属丝能发射电子,在炽热的金属丝与金属板之间加电压U=5000V,从炽热的金属丝发射出来的电子,在真空中被加速,穿过金属板上的小孔,那么电子发射出来后的速度是多少?设电子刚从金属丝发射出来时,其速度为零。 (电子的质量为10-30kg,电子的电荷为e=1.610-19C),解:pOP物理好资源网(原物理ok网)

3、根据动能定理,例2(加速),当一个带电粒子在电场中从极板A开始加速到极板B时,到达极板B时的速度为v,两极板间的电压保持不变,则( )A.当两极板间的距离增大时,v也增大 B.当两极板间的距离减小时,v增大 C.当两极板间的距离改变时,v保持不变 D.当两极板间的距离增大时,电子在两极板间运动的时间延长 ,CD,2.带电粒子的偏转高中物理选修3-1,如图所示,一对金属板Y、Y水平放置在真空中,两极板间的距离为d。两极板间加有电压U,一个带电荷为-q、质量为m的带电粒子以水平速度v0从极板射入电场中。试分析带电粒子在电场中的运动情况。 (忽略粒子的重力)vx,vy,1。受力分析:带电粒子受到垂直向下的电场力,F电EpOP物理好资源网(原物理ok网)

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4. q = qU/d,2.运动分析,水平方向:向右作匀速直线运动。,垂直方向:向下作匀速加速直线运动,初速度为零。,水平方向:匀速直线运动。,求带电粒子以速度Vy沿垂直于板面的方向从电场中射出时的距离y和偏转角度。计算带电粒子从电场中射出时的速度v。例(加速偏转),一束电子经加速电压U=5 000 V加速后,在距两板等距的位置进入平行板间的均匀电场中。如图3所示,设两板间距离d=1.0cm,板长l=5.0cm,那么,为了使电子能从平行板间飞出,两板间最大能加多大的电压?,IV.几点推论,1.带电粒子从偏转电场中射出时,其反方向速度延长线与其初速度方向延长线相交于一点,此点平分初速度方向的位移。,2.对于初速度相同的进入同一偏转电场的带电粒子,不管m、q是否相同,只要q/m相同,即荷质比相同,其偏转距离和偏转角度就相同。,3.对于具有相同初动能EK0的进入同一偏转电场的带电粒子,只要q相同留学之路,不管m是否相同,其偏转距离和偏转角度都是相同的,pOP物理好资源网(原物理ok网)

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