高中物理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)重點(diǎn)知識(shí)講解匯總-文庫(kù)吧
2025-03-20 02:37 本頁(yè)面
【正文】 大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān)，還與帶電粒子的電荷量和電性有關(guān)；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子所受的電場(chǎng)力處處是恒力；在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子在不同位置所受的電場(chǎng)力的大小和方向都可能不同；等等。 2. 是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定：（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）。（2）帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。 例2. 如圖所示，水平放置的A、B兩平行金屬板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球在B板下方距離為H處，以初速度豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差為多少？解析：先分析物理過(guò)程：小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程分兩個(gè)階段，在B板下方時(shí)，只受重力作用，做豎直向上拋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)后，受向下的重力、電場(chǎng)力作用，向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選用不同的方法解題。解法一：力的觀點(diǎn)對(duì)第一個(gè)過(guò)程：對(duì)第二個(gè)過(guò)程：設(shè)加速度為a，mg+Eq=ma由題意有：注意到平行板電容器內(nèi)部勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系，有聯(lián)立以上各式解得：解法二：能的觀點(diǎn)將動(dòng)能定理用于運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，注意在全過(guò)程中重力做負(fù)功，在第二個(gè)運(yùn)動(dòng)中電場(chǎng)力做負(fù)功，則得：解得：（三）帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 1. 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，一般指帶電粒子以速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)類似平拋運(yùn)動(dòng)，分析時(shí)一般都是分解為兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)來(lái)處理，即垂直于電場(chǎng)方向的勻速運(yùn)動(dòng)（）和平行于電場(chǎng)方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)（），并且通過(guò)兩分運(yùn)動(dòng)時(shí)間的同時(shí)性得出。 2. 規(guī)律（1）偏轉(zhuǎn)距離規(guī)律（2）偏轉(zhuǎn)角規(guī)律（3）同一方向同位置入射的帶電粒子，不論m、q、如何，其射出電場(chǎng)時(shí)的方向的延長(zhǎng)線交點(diǎn)一定在金屬板的L處的O點(diǎn)（因），如圖所示。若我們從右向左側(cè)看去，會(huì)感覺(jué)帶電粒子像是從O點(diǎn)沿直線射出一樣。 3. 討論：從側(cè)移量y與偏轉(zhuǎn)角的表達(dá)式可以看出決定它的大小因素有三個(gè)：帶電粒子自身的參量——質(zhì)量m、電量q；電場(chǎng)自身的因素——電勢(shì)差U；以及帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初始條件——初速度。（1）對(duì)于同一粒子，以不同的速度進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的參量L、d、U均為定值，所以側(cè)移距離。粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的初速率越大，偏轉(zhuǎn)距離越?。怀跛俾试叫?，偏轉(zhuǎn)距離越大。若粒子以相同速度進(jìn)入電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電壓U不同時(shí)，則。故調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓U可使偏轉(zhuǎn)距離y符合要求。在示波管和顯像管中都是調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓U的大小來(lái)調(diào)節(jié)電子打在熒光屏上的位置。（2）對(duì)不同粒子進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則L、d、U相同。粒子偏轉(zhuǎn)距離y與粒子自身參量q、m、有關(guān)。按粒子的初動(dòng)能、初動(dòng)量、來(lái)自前級(jí)同一加速電場(chǎng)分別討論偏轉(zhuǎn)距離。①當(dāng)初速度相同時(shí)：②當(dāng)初動(dòng)能相同時(shí)：③當(dāng)初動(dòng)量相同時(shí)：④當(dāng)粒子從靜止開(kāi)始在同一加速電場(chǎng)加速時(shí)可見(jiàn)，經(jīng)同一電場(chǎng)加速，又在同一電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的不同帶電粒子，穿出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離相同（偏轉(zhuǎn)角度也相同）。 例3. 如圖所示為真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入由兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中（偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)），電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知M、N兩板間的電壓為，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為，板右端到熒光屏的距離為，電子質(zhì)量為m，電荷量為e。求：（1）電子穿過(guò)A板時(shí)的速度大小；（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；（3）P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。解析：（1）設(shè)電子經(jīng)電壓加速后的速度為，根據(jù)動(dòng)能定理得：，解得：。（2）電子以速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，電子的加速度為a，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：，解得：。（3）設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得。電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上所用的時(shí)間為，電子打到熒光屏上的側(cè)移量
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