帶電粒子在電場(chǎng)中受到靜電力的作用,因此會(huì)產(chǎn)生加速度,并且速度的大小和方向可能會(huì)發(fā)生變化。
注意
基本粒子
微觀帶電粒子:電子、質(zhì)子、α粒子。與重力無關(guān)
宏觀帶電粒子:帶電液滴、帶電顆粒、帶電油滴等。應(yīng)考慮重力(除非另有說明)。
帶電粒子的加速
如圖所示,真空中有一對(duì)平行的金屬板。 它們之所以充電是因?yàn)樗鼈冞B接到電池組。 兩塊極板之間的電勢(shì)差為U。如果一個(gè)質(zhì)量為m、正電荷為q的粒子從靜止開始,在靜電力的作用下從正極板移動(dòng)到負(fù)極板,計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。
帶正電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí),靜電力對(duì)其所做的功為W=qU
假設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度為v,其動(dòng)能為
由動(dòng)能定理我們可以得到
所以
粒子被加速后的速度與粒子的質(zhì)量m、電荷量q以及加速過程開始和結(jié)束時(shí)的電勢(shì)差U有關(guān)。 它與電場(chǎng)是否均勻或粒子運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。
帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
將一對(duì)金屬板放置在真空中,并將兩塊金屬板連接到電源帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),因此兩塊金屬板之間會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)。 當(dāng)帶電粒子注入電場(chǎng)時(shí),它受到的靜電力的方向與其速度方向不一致,因此會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
加速度:
鍛煉時(shí)間:
側(cè)移:
偏轉(zhuǎn)角正切:
退出速度:
示波器管的原理
示波器可用于觀察電信號(hào)隨時(shí)間的變化。 示波器的核心部件是示波管,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。 管子被抽??真空。 電子槍產(chǎn)生高速飛行的電子束。
如果偏轉(zhuǎn)電極XX'和偏轉(zhuǎn)電極YY'之間不加電壓,電子束從電子槍發(fā)射后沿直線傳播,擊中熒光屏中心,在熒光屏中心出現(xiàn)亮點(diǎn)。生成的。
將要顯示的信號(hào)電壓加到示波管的YY'偏轉(zhuǎn)電極上。 這個(gè)電壓是周期性的,XX'偏轉(zhuǎn)電極通常連接儀器本身產(chǎn)生的鋸齒波電壓,稱為掃描電壓。 如果信號(hào)電壓是周期性的,且掃描電壓的周期與信號(hào)電壓相同,則可以在熒光屏上獲得一段時(shí)間內(nèi)待測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖像。
練習(xí)練習(xí)
1、如圖示波器所示帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),電子被電壓U1加速,以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。 離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量為h。 兩平行板之間的距離為d,電位差為U2,板長為L,每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U稱為示波管的靈敏度,那么可以采用以下哪種方法提高示波器管的靈敏度()
A 增大兩板之間的電位差U2
B 增加板長L
C減小板間距離d
D 增大加速電壓U1
2、如圖所示為示波器原理示意圖。 兩平行板之間的距離為d,板長為L。電子被電壓U1的電場(chǎng)加速后,從兩平行板之間的中心垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。 假設(shè)電子的質(zhì)量為me,電荷為e。
(1)求電子被電場(chǎng)加速后的速度V
(2) 如果電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角最大,則兩平行板之間的電壓U2應(yīng)為多少? 射出電子的動(dòng)能是多少?
練習(xí)分析
1.公元前
帶電粒子被加速電場(chǎng)加速:
,當(dāng)帶電粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),根據(jù)平行拋擲定律,水平方向:L=v0t,垂直方向
,結(jié)合上面的公式,我們得到
。
2.v=
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