带电粒子在电场中的偏转 人教版高中物理 必修三 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。 课堂引 电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢? 在原子物理、核物理等领域，带电粒子被加速成高能粒子，轰击原子、原子核，帮助人类认识物质微观结构。 【问题提出】如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？ 1.受力分析： 仅受竖直向下的电场力 做类平抛运动 2.运动分析： v0 q、m L d - - - - - - - - - - + + + + + + + + + U + + 带电粒子在电场中的偏转 垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动 ???? ? 解：????=????????=???????? ? ???? ? + ? ? 例题1：粒子质量为????，带电量为????，极板间距为????，电压为????，求粒子到达右侧极板时的速度。 ? 匀强电场：????=???????? ? ∴????=?????????????????? ? 位移：????=???? ? 根据：2????????=????2?0 ? 得：????=2?????????=2????????????? ? 方法一：运动学 方法二：动能定理 电场力做功：????=????????=1?2?????????2?0 ? 得：????=2????????????? ? 复杂，且只适用于匀强电场 简单，适用于任何电场 带电粒子的加速 L d + - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y θ 偏转角（偏向角） 偏移距离（侧移距离或侧移量） 如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。 带电粒子在电场中的偏转 Y Y’ X X’ - + - - + - 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。 偏转电极的不同放置方式 二、带电粒子在电场中的偏转 A B U1 E + F - - - - - - - - - - + + + + + + + + + U2 + vy θ y v v0 三、带电粒子在电场中的加速和偏转 v0 如图，若粒子能从极板的右边缘飞出偏转电场，则末速度反向延长线交于水平位移的中点,粒子好像从极板间L/2处沿直线射出一样。 d L/2 y v0 -q v v0 v⊥ + + + + + + - - - - - L Y X U2 荧光屏 光斑 U1 问题拓展：若粒子是从静止经过电场加速电压U1加速后进入偏转电场U2发生侧移y；离开电场后，打在荧光屏上形成光斑，光斑距荧光屏中心的距离Y。请结合前面结论，推出y与Y的表达式。 - θ θ 三、带电粒子在电场中的加速和偏转 d L/2 y v0 -q v v0 v⊥ θ θ + + + + + + - - - - - L Y X U2 荧光屏 光斑 U1 - 三、带电粒子在电场中的加速和偏转 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。 1.带电的基本粒子（微观）：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，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但不能忽略质量）。 2.带电微粒（宏观）：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。 带电粒子的重力问题 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 示波器的作用： 示波管 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。示波器的核心部件是示波管。 在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。 加速电压 ???? ? ????′ ? ???? ? ????′ ? ???? ? ????′ ? ???? ? ????′ ? 电子枪 偏转电极 亮斑 亮斑 荧光屏 + ? ? ? 电子枪 产生高速飞行的电子束 + ? ? ? 加速电压 ???? ? ????′ ? 两端加待显示的电压信号， 使电子沿???? ... ...
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