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粤教版物理选修3-1三维设计 1.6示波器的奥秘(可自主编辑)


这种方法既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场。
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2.带电粒子的重力是否忽略的问题
若所讨论的问题中,带电粒子受到的重力远小于电场力,
即mg≪qE,则可忽略重力的影响。 一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子等除有说
明或明确暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。②
变化时,U 不变,v 就不变。电子做初速度为零的匀加速直线 0+v 2d 运动, d= v t= t, 得 t= v , 当 d 减小(或增大)时, v 不变, 2 电子在两极板间运动的时间越短(或越长),故 D 正确。
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带电粒子的偏转
[自读教材· 抓基础]
带电粒子的初速度与电场方向垂直,粒子的运动类似物体 平抛 运动,则它在垂直电场线方向上做____________ 匀速直线 运 的________Biblioteka 首 页上一页下一页
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提示: 在水平方向上做匀速运动,由 l= v0t知运动时间相
同。不同粒子在沿初速度方向上运动情况相同,在垂直初速度
方向上运动情况不同,故它们的运动轨迹不同。
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[跟随名师 ·解疑难]
如图 1-6-5 所示, 带电粒子以初速度 v0 垂直电场线进入 qE qU 匀强电场,加速度 a= m =md。
1 2 mv 2 _______。
1 动能定理 (3) 根 据 __________ 可 知 , qU = mv2 , 可 解 出 v = 2 2qU m __________ 。
(4)带电粒子在非匀强电场中加速,上述结果仍适用。
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[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想)
带电粒子:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确 暗示的以外,一般都不能忽略重力。
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[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
如图1-6-3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时的速率与哪些因素有关的下列解释
正确的是( )
图1-6-3
线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一 直线上,做匀加(减)速直线运动。这种方法适用于匀强电场。
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(2)用功能观点分析:粒子只受电场力作用,动能变化量等 于电场力做的功。即: 初速度为零 初速度不为零 1 2 qU= mv 2 1 2 1 2 qU= mv - mv0 2 2
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解析:选 B 电子在加速电场中加速,初速度为零,由动
2 mv0 能定理得 =eU1,然后电子进入偏转电场做类平抛运动,垂 2
如图1-6-2所示,为一直线加速器,原理为在真空金属
管中加上高频交变电场,从而使带电粒子获得极高的能量,你
知道它的加速原理吗?
图1-6-2 提示:带电粒子在电场力作用下不断被加速。
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[跟随名师 ·解疑难]
1. 带电粒子在电场中的加速问题,主要有以下两种处理 方法
(1) 力和运动关系 —— 牛顿第二定律:带电粒子沿与电场
匀加速直线 运动。 动,在沿电场线方向上做初速为零的____________
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[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想)
如图1-6-4所示,大量带电粒子,质量不同,带电量相
同,以相同的速度垂直电场进入并穿过同一个电容器,它们的
运动时间相同吗?运动轨迹相同吗?
图1-6-4
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(4) 若以相同的初动能 Ek0 进入同一个偏转电场,只要 q 相
同,不论m是否相同,则偏转距离y和偏转角θ相同。 (5)不同的带电粒子经同一加速电场加速后 (即加速电压U1
相同),进入同一偏转电场,则偏转距离y和偏转角θ相同。
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[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
图 1-6-5
带电粒子的偏转
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1.基本关系 vx=v0 x=v0t初速度方向 1 2 v =at y= at 电场线方向 2 y 2.导出关系 ql2U 粒子离开电场时的侧移位移:y= 2mv2 0d vy qlU 粒子离开电场时的偏转角的正切值:tan θ= = 2 v0 mv0d 粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切值: y qUl tan α= l = 2 。 2mv0 d
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3.推论 (1)粒子离开电场时的速度方向反向延长交于板长 l 的正中 央,根据 y/tan θ=l/2。 (2) 位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正 1 1 切的 ,根据 tan α= tan θ。 2 2 (3)以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子,不论 q m、q 是否相同,只要m相同,即比荷相同,则偏转距离 y 和偏 转角 θ 相同。


第六节
示波器的奥秘
带电粒子的加速
[自读教材· 抓基础]
如图 1- 6 - 1所示,质量为 m ,带正电 q 的粒子,在电场力作用下由静止开始从正极
板向负极板运动的过程中。
图1-6-1 带电粒子的加速
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qU (1)电场力对它做的功W=________ 。
(2) 带 电 粒 子 到 达 负 极 板 速 率 为 v , 它 的 动 能 为 Ek =
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A.两极板间的距离越大,加速的时间就越长,则获得的
速率越大
B.两极板间的距离越小,加速的时间就越短,则获得的 速率越小 C.两极板间的距离越小,加速度就越大,则获得的速率 越大
D.与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关
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解析: 选D
1 2 由动能定理得 eU= mv , 当两极板间的距离 2
如图1-6-6所示,电子在电势差为U1的电场中由静止开
始加速运动后,垂直射入电势差为U2的偏转电场,整个装置处
于真空中。在满足电子能射出偏转电场的条件下,下列情况中 一定能使电子偏移量变大的是( 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 图1-6-6
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