人教版高二物理必修第三册:带电粒子在电场中的运动——示波管工作原理
电子沿X方 向向外偏移
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
三、示波管的原理(变化电压)
电子在两极板间的偏移量和什么有关?
侧 向 偏 移 量h
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
复习: 1.基本规律和定律:
1) 匀变速运动规律—匀变速直线运动的所有公式; 2)牛顿运动定律——牛顿三大定律; 3)曲线运动的处理方法——运动的合成和分解; 4)动能定理; 5)能量守恒定律;
2 .处理问题的要点:注意区分不同的物理过程,弄 清在不同物理过程中物体的受力情况及运动性质。
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
一、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 (1)力和运动的关系——牛顿第二定律 (2)子在电场中运动的分类
1 匀速直线运动 (平衡问题) 2 匀加速直线运动(加速问题) 3匀加速曲线运动 (偏转问题)
电子沿Y方 向向下偏移
二、示波管的原理
3若Uy=0 V; Ux不变,且Ux>0V (即使X的 电势比X’高) ,电子将打在荧光屏的什 么位置?
电子沿X方 向向里偏移
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
二、示波管的原理 4、若Uy=0 V; Ux不变,且Ux<0V (即使X的
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
结论:由于电场力做功与场强是否 匀强无关,与运动路径也无关,所 以在处理电场对带电粒子的加速问 题时,一般都是利用动能定理进行 处理。
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
qUl
mv
2 0
d
M是粒子沿极板方向的中点
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
对偏移公式的讨论
y
1
at 2
1
qU
L 2
UL2
2
2 m d v 4U0d
对于不同的带电粒子
①若以相同的速度射入,则y∝q/m
U
1、受力分析: 水平向右的电场力
+
qF
_
F=Eq=qU/d
m
d 带电粒子的加速
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 运用动能定理求解
v2 2ad 2 qU d 2qU md m
qU 1 mv2 2
v 2qU m
v 2qU m
一、带电粒子的加速
U
+
q
m
d
带电粒子的加速
如图所示,在真空中有一对 平行金属板,两板间加速电 _压为U,有一电量为q的带电 粒子,它在电场力的作用下, 由静止开始从正极板向负极 板运动,到达负板时的速度 有多大?(不考虑粒子的重力)
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
y
vx v0 l v0t 初速度方向
vx vy at
y 1 at2 电场线方向
2
vy
v
⒊几个推论
侧位移
y
1 2
at2
1 2
qU md
l ( v0
)2
qUl2 2mv02d
速度偏角
tan
y l
qUl
2mv
2 0
d
tan 2tan
tan
vy vx
at v0
1 qU v0 md
l v0
示波管的原理
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
示波管的原理
示波器的原理
示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。 核心部件: 示波管
由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空。
电子枪部分: 发射出电子 偏转电极部分:使电子沿两方向偏转 荧光屏部分: 电子使荧光物质受激而发光
侧移
U
y
F
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+θ
v0
偏
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
l
vy
v
转 角
二、带电粒子在匀强电场中的偏转 人教版高二物理必修第三册:带电粒子在电场中的运动——示波管工作原理
+
v0
d
Fa
-
l
M
⒉导出关系
⒈基本关系
a F qE qU m m md
一、示波管的构成
产生高速飞 行的电子束
使电子沿x方向偏移
使电子沿Y 方向偏移
二、示波管的原理(不变电压)
1、若UX=0 ,Uy不变,且Uy >0 (即使Y的电势
比Y’高),电子将打在荧光屏的什么位置?
电子沿Y方 向向上偏移
二、示波管的原理
2、若UX=0 V,Uy不变,且Uy<0V (即使Y 的电势比Y’低) ,电子将打在荧光屏的什么 位置?
=
eUl 2 2m v02d
∝U
x K xU x
y K yU y
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
②若以相同的动能射入,则y∝q
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。
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
第五节 带电粒子在电场中的运动
(1)带电粒子(如电子、质子等),在电场中运动时重 力远小于电场力,所以一般不计重力,但质量不可忽略。 (2)带电体(如液滴、尘埃、小球等),一般重力不能 忽略。 (3)有些情况下,带电体指的是带电微粒,这些带电体 的含义不明确,需根据题目所给条件加以分析。如重力与 电场力大小相近时,重力不可忽略;若电场力远大于重力, 可忽略;也可根据物体的运动性质来判断。
人教版高二物理必修第三册:带电粒 子在电 场中的 运动— —示波 管工作 原理
带电粒子在电场中的偏转
问题:如图所示,在真空中放置一对金属板,把两 板接到电源上,于是两板间出现匀强电场,现有 一个带电粒子以垂直于电场方向的速度射入电场。 试分析粒子在电场中的运动情况。
+++++++++
d
q、m +
v0
10.5带电粒子在电场中的运动—【新教材】人教版(2019)人教版高中物理必修第三册课件
[提出问题]
1.带电粒子的受力情况如
F
何?运动性质如何?
U
d
2.带电粒子的运动与力学中 哪种运动类似?这种运动的研 究方法是什么?
_ v0
l
3.用什么方法研究-q运动规律,从而求出它 在竖直方向的偏移原运动方向的距离y,及偏转 角φ?
++++++
vy
v
φ
vx
d,U
-q
y
v0
- - -l - - -
必修三
第十章 电场中的能量
10.5 带电粒子在电场中的 运动
【学习目标】 1.知道带电粒子在电场中加速和偏转的原理 2.理解带电粒子在匀强电场中的运动规律,能够分析和 计算加速和偏转的问题 3.了解示波管的工作原理,体会静电场知识对科学技术 的影响
【知识梳理】 1.关于带电粒子在电场中的重力 2.带电粒子的直线加速 3.带电粒子的曲线偏转 4.示波器
(1)给电子枪通电后,如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电 压,电子束将打在荧光屏的 中心点O 点.
(3)若UYY′>0,UXX′=0,则粒子向 Y 板偏移,若UYY′=0, UXX′>0,则粒子向 X 板偏移.
例4.(多选)示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P 点出现亮斑,那么示波管中的( )
EU d
a F qU m dm
(另解,由能量守恒的思想 qU 1 mv2 0 )
2
v'
2ad
2qU d 'm
d'
2qU m
二、带电粒子在电场中的直线加速
小结: 两种思路 :1是力的观点(适用于匀强电场);
物理必修第三册-第二节 带电粒子在电场中的运动
探究三 示波管的原理 示波器工作原理
1.发射电子:灯丝通电后给阴极加热,使阴极发射 电子.
2.形成亮斑:电子经过阳极和阴极间的电场加速聚 焦后形成一很细的电子束射出,电子打在荧光屏上形成 一个小亮斑.
3.控制位置:亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节 竖直偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制.
探究二 带电粒子在电场中的偏转问题
1.类平抛运动. 不计重力的带电粒子以速度 v0 垂直于电场线的方向 射入匀强电场,受到恒定的与初速度方向垂直的静电力 的作用而做匀变速曲线运动,称之为类平抛运动.可以 采用处理平抛运动的方法分析这种运动.
2.运动规律. (1)沿初速度方向:vx=v0,x=v0t(初速度方向). (2)垂直初速度方向:vy=at,y=12at2(电场线方向, 其中 a=qmE=mqUd). 3.两个结论. (1)偏转距离:y=2qml2vU20d. (2)偏转角度:tan θ=vv0y=mqvlU20d.
带电粒子在电场力的作用下加速和偏转.
小试身手
1.下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为 U 的
电场后,哪种粒子速度最大( )
A.质子(11H 原子核)
B.氘核(21H 原子核)
C.α 粒子(42He 原子核) D.钠离子(Na+)
解析:设加速电场的电压为 U,粒子的质量和电量分别
为 m 和 q,根据动能定理得 qU=12mv2,v= 2mqU,由于
1.如图所示,在 P 板附近有一电子由静 止开始向 Q 板运动,则关于电子到达 Q 板 时的速度,下列说法正确的是( )
A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速 率就越大
B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就 越大
C.与两板间距离无关,仅与加速电压有关 D.以上说法均不正确
人教版高中物理必修第三册第十章第五节带电粒子在电场中的运动
(2)出射点与入射点沿场强方向的侧移距 离。
[解析]
法一:电子射入电场以后,受恒定的电场力 作用,由于V0⊥F电,电子做类平抛运动。将 电子的运动看成是沿X轴方向、速度为V0的 匀速直线运动和沿电场力y方向、初速度为 零的匀加速直线运动的合成。
如图所示:
O V0
X
y
从电子射入电场到飞出电场,两个方向
然后根据
y=
1 2
at2
求出y=7.0×10-2(m),
再由动能定理:eEy=
1 2
mVt2-
1 2
mVO2
求出Vt=7.62 ×106(m/s)
[总结]本题为典型的带电粒子在电场中的偏 转问题,一般的处理方法是应用运动合成的 方法,它是运动学知识在电场中的运用,运 用动能定理解题,可以简化解题过程。
关于重力是否考虑的问题
1 、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况 2 、题目未明确的情况下: a)基本粒子(如电子、质子、离子等)重力一般忽略. b)带电颗粒(如液滴、尘埃、小球等)重力一般不能忽 略.
综合提高
• 如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相 距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从距A 板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没 能到达B板,求AB间电势差的最小值.
解法一、[牛顿定律和运动学规律]
v2 2gh
0 v2 2(a)d
a F qE mg qUmin g
m
m
md
联立得U min
mg(h q
d)
(V )
h
C
A
d
B
解法二、[运动学规律和动量定理法]
小球自由落体时间由 h 1 gt 2
高中物理人教必修三第10章第4节 带电粒子在电场中的运动-教案
带电粒子在电场中的运动【教学目标】1.理解带电粒子在电场中的运动规律,并能分析解决加速和偏转方向的问题。
2.知道示波管的构造和基本原理。
3.通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析,培养学生的分析、推理能力。
4.通过知识的应用,培养学生热爱科学的精神。
【教学重点】带电粒子在匀强电场中的运动规律。
【教学难点】综合应用力学和电学知识处理偏转问题。
【教学过程】一、新课导入教师活动:给学生抛出2012年全世界粒子物理学界最振奋人心的消息:发现“上帝粒子”。
给大家讲述中国科学院卡弗里理论物理研究所2012年KITPC拓展项目活动,欧洲核子中心大型强子对撞机原理。
结合北京正负电子对撞机的图片讲述参观感受,介绍电子直线加速原理与世界粒子物理研究前沿对接,引入新课。
二、新课教学1.教学任务:带电粒子在电场中的的平衡问题师生活动:出示问题问题1:水平放置的两平行金属板间有一匀强电场,已知板间距离为d=5cm,有一质量为m=1.0×10-9kg、带负电的液滴悬浮其中,其电荷量为5.0×10-12C,要使液滴处于静止状态,两极板间应加多大的电势差?哪块极板的电势较高?以提问的方式,师生共同分析得出结论,投影解题过程。
学生回答:略2.教学任务:带电粒子的加速师生活动:出示问题问题2:如图,两平行极板之间的距离为d,板间存在场强为E的匀强电场,有一电荷量为e,质量为m的电子,从左侧极板附近由静止加速,求:电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。
问题3:如图,两平行极板之间的距离为d ,板间电压为U ,有一电荷量为e ,质量为m 的电子,从左侧极板附近由静止加速,求:电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。
问题4:如图,两平行极板之间的距离为d ,板间电压为U ,有一电荷量为e ,质量为m 的电子,以初速度为v 0从左侧极板附近加速,求:电子的加速度和到达右侧极板时的速度。
学生分三组,分别完成问题2、问题3和问题4,分别汇报结果。
必修三第十章第5节带电粒子在电场中的运动
必修三第十章第5节《带电粒子在电场中的运动》说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十章第5节《带电粒子在电场中的运行》。
本章是高中物理电学内容的第二章。
前一章从力的视角来研究电场性质,而本章则从能的视角进一步研究电场的性质。
物理学中的“电能”究竟说的是什么,本章将给学生一个清晰的认识;初中所说的“电压”是什么,学了本章之后,会真正了解电压的物理意义。
带电粒子在电场中的运动,实际上是第九、十两章最后的应用小结。
它汇集了带电粒子运动与静电力的制约关系、系统电势能与机械能的转化等问题,是提升“运动与相互作用观”“能量观”的很好载体。
本课教学承担着实现本单元教学目标的任务,为了更好地教学,下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。
一、说课程标准普通高中物理课程标准(2017版2020年修订)【内容要求】:“3.1.5知道匀强电场中的电势差与电场强度的关系。
能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。
”二、说教材分析在前面研究静电场性质的基础上,本节处理带电粒子在电场中运动的问题。
本节内容由带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的偏转、示波管的原理三部分组成。
教学内容的梯度适当,安排也符合学生的认知规律。
其中示波管的原理为拓展学习内容,不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求,而且要求有一定的空间想象能力。
三、说教学目标1、会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。
2、知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点,并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。
3、了解示波管的工作原理,体会静电场知识对科学技术的影响。
4、通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题,加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识,以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。
人教版()高中物理必修3第10章第5节 带电粒子在电场中的运动 教案
5带电粒子在电场中的运动教学设计导入新课在现代科学实验和技术设备中,常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。
如图是一台医用电子直线加速器,电子被加速器加速后轰击重金属靶时,会产生射线,可用于放射治疗。
出示图片:医用电子直线加速器电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢?具体应用有哪些呢?本节课我们来研究这个问题。
观看图片并思考问题为引入本届课题作铺垫,并引起学生学习的兴趣讲授新课一、带电粒子在电场中的加速1.带电粒子的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的静电力与运动方向在同一直线上,做加速(或减速)直线运动。
2.分析带电粒子加速的问题的两种思路(1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时,适合运用这一种思路分析。
可由静电力求得加速度进而求出末速度、位移或时间。
(2)利用静电力做功结合动能定理来分析。
静电力做的功等于粒子动能的变化量。
观察图片了解最简单的带电粒子在匀强电场中的运动阅读课文并结合自己的理解总结带电粒子加速的问题的两种思路为分析带电粒子加速的问题做铺垫锻炼学生的的逻辑思维能力和总结能力当问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时,适合运用这一种思路分析。
①若粒子的初速度为零,则得:②若粒子的初速度不为零,则针对练习:在匀强电场E中,被加速的粒子电荷量为q,质量为m,从静止开始加速的距离为d,加速后的速度为v,这些物理量间的关系满足动能定理qEd=( )。
在非匀强电场中,若粒子运动的初末位置的电势差为U,动能定理表达成qU= ( ) 。
一般情况下带电粒子被加速后的速度可表达成v=( )答案:思考讨论1:有些带电物体,如带电小球、带电液滴、带电尘埃等受力有何特点?参考答案:除受静电力作用外,还受重力作用,且重力一般不能忽略。
思考讨论2:重力什么时候可以忽略,什么时候不能忽略?参考答案:①只有在带电粒子的重力远远小于静电力时,粒子的重力才可以忽略。
【课件】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
三、示波管
如图所示是示波管的原理图。它由 电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、 荧光屏组成,管内抽成真空。
2.当示波管的偏转电极没有加电 压时,电子束将打在荧光屏上什 么位置?
偏转电极之间不加电压时, 电子束将做匀速直线运动打 在荧光屏中心位置O点,形 成一个亮斑。
三、示波管
如图所示是示波管的原理图。它由 电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、 荧光屏组成,管内抽成真空。
三、示波管
练习3、(多选)如图是示波管的原理图。给电子枪通电后,如果在偏转电极XX′
和YY′上都没有加电压,电子束将打在荧光屏的中心O点,在那里产生一个亮斑。 下列说法正确的是( BCD ) A.要想让亮斑沿OY向上移动,需在偏转电 极YY′上加电压,且Y′比Y电势高 B.要想让亮斑移到荧光屏的右上方,需在偏 转电极XX′、YY′上加电压,且X比X′电势高、Y比Y′电势高 C.要想在荧光屏上出现一条水平亮线,需在偏转电极XX′上加特定的周期性变化 的电压(扫描电压) D.要想在荧光屏上出现一条正弦曲线,需在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电 压、在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压
d
带电粒子的速度方向与电场强度的方向相同
一、带电粒子在电场中的加速
2.如图所示,两平行金属板间电压为U,一带电粒子(不计重力)的电荷量 为+q,质量为m,从正极板上一小孔无初速度释放。思考以下问题:
U
(1)请利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动规律,
分析粒子到达负极板时的速度v;
+ qF
_
m
dБайду номын сангаас
F qU ma d
q,m v0
d
U
粒子做类平抛运动
人教版2019高中物理必修第三册带电粒子在电场中的运动
9 带电粒子在电场中的运动
栏目导航
[学习目标] 1.了解带电粒子在电场中的运动特点.(重点)2.会运 用静电力、电场强度的概念,根据牛顿运动定律及运动学公式研究 带电粒子在电场中的运动.(难点)3.会运用静电力做功、电势、电势 差的概念,根据功能关系研究带电粒子在电场中的运动.(难点)4.了 解示波管的构造和基本原理.
栏目导航
思路点拨:(1)电子经电压 U 加速后的速度 v0 可由 eU=12mv20求 出.
(2)初速度 v0 一定时,偏转电压越大,偏转距离越大. (3)最大偏转位移d2对应最大偏转电压.
栏目导航
[解析] 加速过程,由动能定理得 eU=12mv20①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动 l=v0t② 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动
栏目导航
示波管类问题 1.电子的偏转:被电子枪加速的电子在 YY′电场中做类平抛运 动,出电场后做匀速直线运动,最后打到荧光屏上.设打在荧光屏 上时的偏转位移为 y′,如图所示.
栏目导航
由几何知识知,y′y =L′L+L2. 2
所以 y′=meLdUv20L′+L2,y′与偏转电压 U 成正比.
栏目导航
[解析] 根据动能定理 W=12mv21-12mv20 而 W=qEd =1.60×10-19×3×105×0.2 J =9.6×10-15 J 所以 v1= 2mW+v20
栏目导航
= 2× 1.697.6××110-0- 2715+5×1062 m/s ≈6×106 m/s 质子飞出时的速度约为 6×106 m/s.
(3)带电粒子在匀强电场中偏转时,其速度和加速度均不变.( × )
栏目导航
(4)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转,均做匀变
人教版(2019)高中物理必修第三册第十章第5节带电粒子在电场中的运动
二、带电粒子在电场中的偏转
2.带电粒子在电场中偏转时偏转角的推导
a F qE qU m m md
类平抛运动
tan vy
v0
qUl mv02d
l t
v0
vy
at
qUl mv 0 d
与粒子比荷q/m成正比
与粒子初速度v0平方成反比
与电场的属性U、l、d有关
ห้องสมุดไป่ตู้
二、带电粒子在电场中的偏转
v0 mv02d
二、带电粒子在电场中的偏转
4.带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论
如图,质子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速,然后射入电势 差为U2的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真 空中,重力可忽略。在满足质子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,
一定能使质子的偏转角θ变大的是 ( )
与粒子的电量q、质量m无关
(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时, 偏移量和偏转角总是相同的。
二、带电粒子在电场中的偏转
(2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水
平位移的中点,即O到偏转电场边缘的距离为l/2。
y
qUl2 2mv02d
x
第十章 静电场中的能量
5 带电粒子在电场中的运动
新课引入
新课引入
医用电子直线加速器是放疗的重要器械。
示波器原理图。
内容讲解
一、带电粒子在电场中的加速
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小得多,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。一般都考虑重 力。
高中物理新教材同步 必修第三册 第10章 5 第2课时 带电粒子在电场中偏转的推论和示波管的原理
第2课时 带电粒子在电场中偏转的推论和示波管的原理[学习目标] 1.知道带电粒子在电场中偏转的重要推论并会应用推论解决带电粒子在电场中的偏转问题(重点)。
2.知道示波管的主要构造和工作原理。
一、带电粒子在电场中偏转的重要推论推论1:如图所示,粒子从偏转电场中射出时,其速度的反向延长线与初速度方向交于一点,此点平分沿初速度方向的位移。
证明:由tan θ=qUl md v 02,y =qUl 22md v 02和x =y tan θ,知x =l 2。
故O 点平分了沿初速度方向的位移,所以粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间l 2处沿直线射出似的。
推论2:位移方向与初速度方向间夹角的正切值为速度偏转角正切值的12,即tan α=12tan θ。
推论3:不同的带电粒子(电性相同,初速度为零),经同一电场加速后,再进入同一偏转电场,则它们的运动轨迹必定重合。
证明:带电粒子先经加速电场(电压U 加)加速,又进入偏转电场(电压U 偏),射出偏转电场时,偏移量y =12at 2=qU 偏l 22dm v 02=qU 偏l 24dqU 加=U 偏l 24dU 加,速度偏转角的正切值tan θ=U 偏l 2dU 加。
可见偏移量y 和偏转角θ只与U 加、U 偏有关,与q 、m 无关,运动轨迹必定重合。
例1 如图所示,在边长为L 的正方形ABCD 区域存在着匀强电场,方向竖直向下,与AD 边平行。
质量为m 、电荷量为e 的电子,在D 点以水平速度v 0射入电场中并从B 点射出电场,不考虑电子的重力,则( )A .电子在B 点的速率为5v 0B .电子在B 点的速率为2v 0C .匀强电场的电场强度大小为3m v 02eLD .匀强电场的电场强度大小为m v 022eL答案 A解析 设匀强电场的电场强度大小为E ,电子在电场中的飞行时间为t ,则根据类平抛运动规律有L =v 0t ①L =eEt 22m ② 联立①②解得E =2m v 02eL③ 故C 、D 错误;设电子在B 点的竖直分速度大小为v 1,根据带电粒子在电场中偏转的推论可知电子在B 点的速度方向的反向延长线一定过DC 中点,根据运动的合成与分解可得v 1v 0=L L2=2 ④ 所以电子在B 点的速率为v B =v 02+v 12=5v 0 ⑤故A 正确,B 错误。
