1.8带电粒子在电场中的运动课件


六合实验高中
析与解 对加速过程由动能定理:
1 2 eU0 mv0 2 Ul tan 2U 0 d
mv0 2eU 0
2
电子离开电场,就好象从中点沿直线离开的:
l y' ( 2l ) tan 2 2 5Ul 4U 0 d
y'
θ
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
例与练
例与练
10、如图所示,二价氦离子和质子的混合体, 经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏 转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上, 则它们( ) A、侧移相同 B、偏转角相同 C、到达屏上同一点 D、到达屏上不同点
y
U 2l 4U 1d
2
与粒子的电量q、 质量m无关
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
v0
y
+ θ - - - - - - - - - - -
侧移
U F
v0 v
l
vy
偏转角
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
F qE qU a m m md
l t v0
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
带电粒子在电场中的运动
向向里偏移
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
1、如果在电极XX’之间不加电压,但在YY’ 之间加不变电压,使Y的电势比Y’高,电子 将打在荧光屏的什么位置? 如果在电极 YY’之间不加电压,但在XX’ 之间加不变电压,使X’的电势比X高,电 电子沿X方 子将打在荧光屏的什么位置?
向向外偏移
六合实验高中
一、带电粒子在电场中的加速
2、动能定理:
1 2 由动能定理: W mv 0 2 A 又W qU
1 2 qU mv 2
v 2qU m
也适用于非 匀强电场
d
B E + v
U
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
例与练
1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场 加速后, 哪种粒子动能最大 ( ) 哪种粒子速度最大 ( ) A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
产生高速飞 行的电子束 锯齿形扫 描电压
使电子沿x 方向偏移
待显示的 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
1、如果在电极XX’之间不加电压,而在YY’ 之间加不变电压,使Y的电势比Y’高,电子 将打在荧光屏的什么位置?
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
析与解
设电子在两板间的运动时间为t
设电子在偏转电压为U0时进入板间
l 8 t 1.5 10 s v0
2
t 0.02s
可认为在t时间 内电场不变
eU 0l d y 2 2mv0 d 2
mv d 40V U 0 el
带电粒子在电场中的运动
1 2 mv0 qU 2
U d
带电粒子在电场中的运动
U
六合实验高中
例与练
4、如图所示的电场中有A、B两点,A、B的电势
差UAB=100V,一个质量为m=2.0×10-12kg、 电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子,以初速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点,求粒子到达B 点时的速率。(不计粒子重力)
六合实验高中
2 2 0 2
小 结
带电粒子在交变电场中的运动
在两个相互平行的金属板间加交变电压时,在 两板间便可获得交变电场。此类电场从空间看是匀 强电场,即同一时刻,电场中各个位置处电场强度 的大小、方向都相同;从时间上看是变化的,即电 场强度的大小、方向都可随时间变化。 当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化 的周期时,可认为电场强度的大小、方向都不变。 研究带电粒子在这种交变电场中的运动, 关键 是根据电场变化的特点,正确地判断粒子的运动情况。
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
一、带电粒子在电场中的加速
1、动力学方法:
由牛顿第二定律: 由运动学公式:
F qE qU a m m md
只适用于 匀强电场
A d + U B E F v
v 0 2ad
2
v 2ad
v 2qU m
2qU m
初速度不 为零呢?
带电粒子在电场中的运动
1 1 2 2 WAB mv mv0 WAB qU AB 2 2 1 1 2 2 qU AB mv mv0 A v0 B 2 2 q为负 2qU AB 2 v v0 2 103 m / s m
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
例与练
5、如图所示,A、B为平行金属板电容器,两板
例与练
11、试证明:带电粒子垂直进入偏转电场,离开 电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线 离开电场的。
x
θ
qUl y 2 2mv0 d
2
qUl tan 2 mv0 d
2
qUl 2 y 2mv0 d x qUl tan 2 mv0 d
l 2
六合实验高中
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
例与练
9、如图,电子在电势差为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。在满足电子能射出平行板区的 条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角 θ变大的是 ( ) A、U1变大、U2变大 B、U1变小、U2变大 C、U1变大、U2变小 D、U1变小、U2变小
例与练
12、如图所示,有一电子(电量为e、质量为 m)经电压U0加速后,沿平行金属板A、B中 心线进入两板,A、B板间距为d、长度为L, A、B板间电压为U,屏CD足够大,距离A、 B板右边缘2L,AB板的中心线过屏CD的中 心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的 位置到屏中心间的距离。
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
类平抛运动
1 2 qUl 2 y at 2 2 2mv0 d
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
F qE qU a m m md
l t v0
类平抛运动
qUl tan 2 mv0 d v0
vy
qUl v y at mv0 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
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
析与解
对加速过程由动能定理:
1 2 qU1 mv0 2
mv0 2qU1
2
对偏转过程由偏转角正切公式:
eU 2l U 2l tan 2 mv0 d 2U 1d
与粒子的电量q、 质量m无关
U 2l y 4U1d
2
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
电子沿Y方 向向上偏移
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
1、如果在电极XX’之间不加电压,而在YY’ 之间加不变电压,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 向向下偏移
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
1、如果在电极XX’之间不加电压,但在YY’ 之间加不变电压,使Y的电势比Y’高,电子 将打在荧光屏的什么位置? 如果在电极 YY’之间不加电压,但在XX’ 之间加不变电压,使X的电势比X’高,电 电子沿X方 子将打在荧光屏的什么位置?
六合实验高中
2
例与练
8、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞 入偏转电场,如图所示。则由此可判断 ( ) A、 b和c同时飞离电场 B、在b飞离电场的瞬间,a刚好打在下极 板上 C、进入电场时,c速度最大,a速度最小 D、c的动能增量最小, a和b的动能增量一样大
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
析与解
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
三、示波管的原理
2、如果在电极XX’之间不加电压,但在YY’ 之间加如图所示的交变电压,在荧光屏上会 看到什么图形?
带电粒子在电场中的运动
mg qE mg
六合实验高中
二、带电粒子在匀强电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中的偏转
+ + + + + + + + + + +
d
q、 m +
v0
- - - - - - - - - - -
U
l
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
+ + + + + + + + + + +
d
q、 m +
析与解 对偏转过程由偏转角正切公式:
qUl d /2 d tan 2 mv0 d l/2 l 2 2 mv0 d 160V U 2 ql
或对偏转过程由侧移公式: 2 qUl d y 2 2mv0 d 2
mv d U ql 2
2 0 2
160V
+ + v0
+
1 2 Ek mv qU 2
与电量成正比
v
2qU m
与比荷平方 根成正比
带电粒子在电场中的运动
六合实验高中
例与练
2、如图所示,M、N是在真空中竖直放置的两块
平行金属板,质量为m、电量为+q的带电粒子, 以极小的初速度由小孔进入电场,当M、N间电 压为U时,粒子到达N板的速度为v,如果要使这 个带电粒子到达N板的速度为2v ,则下述方法能 满足要求的是( ) M d N A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压不变,距离减半 + D、使M、N间电压不变,距离加倍
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带电粒子在匀强电场中的运动 课件

带电粒子在匀强电场中的运动    课件
UX
t
Y
X’
X
Y’
示波器图象
(6)电子在离开电场时的偏转角度θ,求tanθ 。
V
1、电场分析
方向向下、大小E=U/d
Y+ + + + + +
F
d
v0
U
2、受力分析:
-Y′ - - - - -
L
电子受到竖直上的电场力F=Ee= eU/d,不受重力
3、运动分析:
电子斜向上作类平抛运动。 可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直向上的匀加 速直线运动。
电子枪
Y X
Y’ X’
-+
偏转电极
(1)电子枪:发射并加速电子
Y
X’
X
Y’
荧光屏
(2)偏转电极:YY′使电子束竖直偏转;XX′使电子束水平偏转
(3)荧光屏:电子束打到荧光屏上能使该处的荧光物质发光。
三、示波管原理
示波管原理图
如果在XX’ 之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的 规律随时间变化,在荧光屏会看到什么图形?
UX
t
扫描电压
Y
X’
X
示波器图象
Y’
如果在YY’之间加如图所示的交变电压,同时在 XX’之间加锯齿形扫描电压,在荧光屏上会看到 什么图形?
Y
DE F AB C
A BC
DE F
B
A
C
O
t1
t2
O
X
D
F
E
如果信号电压是周期性的,并且扫描电压与信号电压的 周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期 内随时间变化的稳定图象
带电粒子在电场中的运动

《带电粒子在电场中的运动》PPT教学课件

《带电粒子在电场中的运动》PPT教学课件

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二、带电粒子的偏转
1.条件:带电粒子的初速度方向跟电场力的方向_垂__直_。
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一、带电粒子的加速
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1.带电粒子在电场中加速(直线运动)的条件:只受电场力作用 PPT素材:/sucai/
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2.运动性质:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运动轨迹 英语课件:/kejian/yingyu/ 美术课件:/kejian/meishu/

人教版高中物理必修三 《带电粒子在电场中的运动》PPT优质课件

人教版高中物理必修三 《带电粒子在电场中的运动》PPT优质课件

粒子的加速问题时,一般应用动能定理。
第六页,共二十六页。
名师指点
解决带电粒子在电场中加速时的基本思路
第七页,共二十六页。
新知探究
知识点
1 带电粒子在电场中的加速
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
1 带电粒子在电场中的加速
2.两种处理方法:
(1)利用动力学公式求解:在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学
公式分析,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,适合用该思路分析。
F qU
a
m md
根据v v 2ad
2
2
2
1
可得v2 2qU / m
第五页,共二十六页。
A. 两带电小球所带电量可能相等
B. 两带电小球在电场中运动的时间一定相等
C. 两带电小球在电场中运动的加速度M一定大于N
D. 两带电小球离开电场时的动能M可能小于N
第十九页,共二十六页。
课堂训练
解析:ABC.竖直方向小球M做加速运动,小球N以相同的
速率做减速运动,且竖直方向位移大小相等,加速度相同,则
第九页,共二十六页。
新知探究
知识点
1 带电粒子在电场中的加速
例题2:如图所示,水平放置的A、B两平行板相距h,上板A带正电。现
有质量为m,带电量为+q的小球在B板下方距离为H处,以初速度V0竖直向
上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差UAB应
为多少?

高中物理《带电粒子在电场中的运动》课件ppt

高中物理《带电粒子在电场中的运动》课件ppt

C.尽可能减小板间距d
v0
D.使电子的入射速度v0大些
h
h 1 ( eU )( L )2 2 md v0 h eL2
U 2mdv02
例7、a、b、c三个α粒子同时由同一点垂直进入偏转
电场,其轨迹如图,其中b恰好飞出电场,则( ACD )
A.在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上
B. b和c同时飞离电场
由⑤⑦式可知 a b c ⑧
课堂小结:
一、带电粒子在匀强电场中的平衡:F合=0
二、带电粒子的匀变 速直线运动
从动力学和运动学角度分析 从做功和能量的角度分析
三、带电粒子的匀变速曲线运动——偏转
粒子在与电场垂直的方向上做
类似平抛运动的分析方法
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
A.两板间距离越大,加速时间就越长,则获得的速率
就越大.
B.两板间距离越小,加速时间就越长,则获得的速率
就越大
C.与两板间的距离无关,仅与加速电压有关
D.以上解释都不对.
P
Q
eU 1 mv2
2
v 2eU m
v与d和t均无关.
U
2.带电粒子在电场中的匀变速曲线运动——偏转
例5、如图所示,在真空中水平放置一对金属板Y和Y’,
1、带电粒子的匀变速直线运动:
例3:如图所示,在真空中有一对平行金属板,板间 距离为d,两板间加以电压U.两板间有一个带正电 荷量为q的带电粒子 (不计重力) ,它在电场力的作用 下,由静止开始从正极板向负极板运动,到达负极板 时的速度有多大?
qE
若不计粒子重力,则该粒子沿
qE
电场线做匀加速直线运动。
C.进入电场时,c的速度最大,a的速度最小

《带电粒子在电场中的运动》PPT优秀课件

《带电粒子在电场中的运动》PPT优秀课件
带电粒子在电场中的运动
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速,又进入偏
2
1 2 qU2l
y=2at =2dmv20
转电场(电压 U2),射出偏转电场时偏移量
组成结构:电子枪,偏转电极和荧光屏;
管内抽成真空;电子枪的作用是产生高速飞行的电子;
示波管原理示意图:
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压,但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1=1mv20

2
U2l2
U2l
⇒y=
,速度偏转角的正切值为 tan θ=

4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置,电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置,电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器:用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压:
(2)信号电压:UYY'(竖直方向)
常见的信号电压:
示波管
研究:若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压,显示屏上的图像如何?
要点:
(1)若周期电压发生变化,则象限图中形成
的图像也会变化。

带电粒子在电场中的偏转运动课件

带电粒子在电场中的偏转运动课件

04
带电粒子在电场中的偏转实验
实验设备介绍
示波器
用于显示带电粒子在电场中的运 动轨迹。
电场发生器
产生电场,使带电粒子偏转。
粒子源
提供带电粒子,如电子或离子。
真空室
保持实验环境真空,减少空气阻 力对粒子运动的影响。
实验操作步骤
抽真空
将真空室内的空气抽出,创造 一个接近真空的环境。
电场调节
调整电场发生器的参数,使粒 子在电场中发生偏转。
带电粒子在电场中的偏转运动 课件
CONTENTS
• 带电粒子在电场中的基本性质 • 带电粒子在电场中的运动分析 • 带电粒子在电场中的偏转规律 • 带电粒子在电场中的偏转实验 • 带电粒子在电场中的偏转应用
01
带电粒子在电场中的基本性质
电荷的性质
电荷守恒
电荷既不会创生也不会消灭,只 能从一个物体转移到另一个物体,
加速运动。
粒子加速器在科学研究、医学、 工业等领域有广泛应用,如核物 理研究、放射性治疗、材料科学
等。
粒子加速器能够提供高能粒子束, 为科学研究提供重要的实验手段。
谢谢您的聆听
THANKS
斜向电场线的偏转
总结词
斜向电场线偏转时,带电粒子在电场中受到的电场力与初速度方向存在一定的夹 角,导致带电粒子在垂直和平行于电场线方向上均产生位移。
详细描述
当带电粒子斜向射入电场线时,由于受到与初速度方向存在一定夹角的电场力作 用,粒子将在垂直和平行于电场线方向上均产生位移。位移的大小与粒子的初速 度大小和方向、电场强度有关。
在电荷周围总有电场存在; 同时描述电场的物理量一 共有六个,其中两个必须 选定参考点才能确定大小。
电场的力的性质通过电场 强度来描述,电场强度的 方向正电荷受到的电场力 的方向相同,与负电荷受 到的电场力的方向相反。

高中物理精品PPT课件《带电粒子在电场中的运动》(23张)

如果带电粒子沿垂直电场的方向进入匀 强电场,它将怎样运动呢?
下面我们来探讨带电粒子的偏转
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
U
--------
l
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d v0
q、m +
UF
--------
l
1.q的受力怎样? -q的受力又怎样? 2.水平方向和竖直方向的运动性质怎样? 3.与学过的哪种运动形式类似? zxxk
二、带电粒子的偏转
带电粒子 沿垂直电场的方向进入匀强电场,
做类平抛运动:
垂直电场方向:zxxk 做匀速直线运动 平行电场方向: 做初速度为0的匀加速直线运动
二、带电粒子的偏转
+++++++++
d
q、m +
v0
UF
--------
偏移距离
y

v0
l
4.如何求粒子的偏移距离?
vy v
偏转角
5.如何求粒子的出射速度大小及偏转角?
解:垂直电场方向:飞行时间
t

l v0
平行电场方向:加速度 a F eU
m md
偏移距离
y

1 2
at 2

1 2
eUl2 mv02d
qUl
偏移角
vy a
tin
t
vy v0

带电粒子在电场中的运动ppt课件


A
B
C
D
E
F
U

U ~

U
u0
多级直线加速器示意图
0
T
2T
t
-u0
二、带电粒子在电场中的偏转
【情景】如图,水平放置一对金属板Y和Y′,长度为L,相距为d,极板间的
电压为U。一电荷量为q质量为m的电子,从两板中央以水平速度v0射入。
【问题】
-
Y
1.请你分析电子的运动? 2.求电子穿出电场时的侧移量y与偏转角的tanθ.
对带电粒子在电场中的运动,从受力的角度来看,遵循牛顿运动定律,从
做功的角度来看,遵循能的转化和守恒定律.
★研究带电粒子运动的主要工具:
电场力 F=qE
加速度 a=F/m
电场力的功 W=qU
动能定理
W
qU
1 2
mvt 2
1 2
mv02
一、带电粒子在电场中的加速
【情景】如图,真空中一对金属板间距为d,加上电压U。若一个质量为m,带正电荷q的粒子, 在静电力的作用下由静止开始运动从正极板向负极板运动。
第十章 静电场中的能量 第 5 节 带电粒子在电场中的运动
教学目标
1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律. 2.带电粒子在电场中的偏转问题及应用 3.知道示波器的主要构造和工作原理.
新课引入
大型粒子对撞机
医用直线加速器(IGRT)
示波器
新课引入
在现代科学实验和技术设备中,常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。
t
X
Y′
课堂小结
通过本节课的学习,你学到了哪些知识?学会了哪些方法?
知识总结:
1.带电粒子在电场中的加速运动。
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