10.5 带电粒子在电场中的运动 导学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册
2025-09-15
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 5. 带电粒子在电场中的运动 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 461 KB |
| 发布时间 | 2025-09-15 |
| 更新时间 | 2025-09-15 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-09-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53928470.html |
| 价格 | 0.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第5节 带电粒子在电场中的运动
【知识梳理】
一、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子的分类及受力特点:
(1)电子、质子、α粒子、离子等粒子,一般都不考虑重力,但不能忽略质量.
(2)质量较大的微粒,如带电小球、带电油滴、带电颗粒等,除有说明或有明确的暗示外,处理问题时一般都不能忽略重力.
(3)受力分析仍按力学中受力分析的方法分析,切勿漏掉静电力.
2.求带电粒子的速度的两种方法
(1)从动力学角度出发,用牛顿第二定律和运动学知识求解.(适用于匀强电场)
由牛顿第二定律可知,带电粒子运动的加速度的大小a===。若一个带正电荷的粒子,在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动,两极板间的距离为d,则由v2-v02=2ad可求得带电粒子到达负极板时的速度v==。
(2)从功能关系角度出发,用动能定理求解.(可以是匀强电场,也可以是非匀强电场)
带电粒子在运动过程中,只受静电力作用,静电力做的功W=qU,根据动能定理,当初速度为零时,W=mv2-0,解得v=;当初速度不为零时,W=mv2-mv02,解得v=。
二、带电粒子在电场中的偏转
如图所示,质量为m、电荷量为+q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,已知板长为l,板间电压为U,板间距离为d,不计粒子的重力,设粒子不与平行板相撞.
粒子在板间做类平抛运动,应用运动分解的知识进行分析处理,如图所示.
1.基本规律
初速度方向:粒子做匀速直线运动,通过电场的时间t=
静电力方向:做初速度为零的匀加速直线运动.加速度a==
离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at=
速度方向与初速度方向夹角的正切值tanθ==
离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2=.
2.几个常用推论
(1)粒子从偏转电场中射出时,其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点,此点为粒子沿初速度方向位移的中点.
(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的,即tanα=tanθ。
(3)不同的带电粒子(电性相同,初速度为零),经过同一电场加速后,又进入同一偏转电场,则它们的运动轨迹必定重合.
注意:分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理,即qEy=ΔEk,其中y为粒子在偏转电场中沿静电力方向的偏移量.
三、示波管
1.构造:示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏转电极XXˊ、偏转电极YYˊ组成)和荧光屏组成,如图所示。
2.原理
(1)扫描电压:XXˊ偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。
(2)灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场,如果在YYˊ偏转电极上加一个信号电压,在XXˊ偏转电极上加一扫描电压,在荧光屏上就会出现按YYˊ偏转电压规律变化的可视图像。
【典型例题】
例1:在点电荷+Q的电场中有A、B两点,将质子和α粒子(带电量是质子的2倍,质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时,它们的速度大小之比为:
A.1:2 B.2:1 C.:1 D.1:
例2:如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动时,下列说法中正确的是:
A.两板间距越大,加速的时间就越长,则获得的速率越大
B. 两板间距越小,加速度就越大,加速的时间就越短
C.获得的速率与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关
D.以上说法都不对
例3:分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球,分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间,已知上板带负电,下板接地。三小球分别落在图中A、B、C三点,则错误的是:
A.A带正电、B不带电、C带负电
B.三小球在电场中加速度大小关系是aA<aB<aC
C.三小球在电场中运动时间相等
D.三小球到达下板时的动能关系是EkC>EkB>EkA
例4:a、b、c是三个电荷量相同、质量不同的带电粒子,以相同的初速度由同一点垂直场强方向进入偏转电场,不计重力,轨迹如图所示,其中b恰好沿着极板边缘飞出电场。粒子a、b、c在电场中运动的过程中,下列说法正确的是:
A.a、b运动的时间相同
B.a的质量最大,c的质量最小
C.速度的增量相比,a的最大,c的最小
D.动能的增量相比,c的最大,a和b的一样大
例5:图a为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图b所示的规律变化(由于电子在极板间运动时间远小于电压变化周期,对每个电子来说在极板间运动时电压不变即为进入极板时的电压),在电极XXˊ之间加电压如图c所示规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是
A. B. C. D.
例6:如图所示,水平放置的两块平行金属板长l=5cm,两板间距d=1cm,两板间电压为U=90V,且上板带正电,一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s,从两板中央射入,电子电量q=1.6×10﹣19C,电子质量m=9.0×10﹣31mg.求:
(1)电子偏离金属板的侧位移y0是多少?
(2)电子飞出电场时的速度是多少?
(3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若s=10cm,求OP的长.
【课堂练习】
( )1.下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场之后,哪种粒子的速度最大?
A.α粒子 B.氚核 C.质子 D.钠离子
( )2.如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射人匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射人,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的
A.2倍
B.4倍
C.0.5倍
D.0.25倍
( )3.如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,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
4.真空中有一束电子流,以速度v、沿着跟电场强度方向垂直。自O点进入匀强电场,如图所示,若以O为坐标原点,x轴垂直于电场方向,y轴平行于电场方向,在x轴上取OA=AB=BC,分别自A、B、C点作跟y轴平行的线跟电子流的径迹交于M、N、P三点,那么:
(1)电子流经M,N、P三点时,沿x轴方向的分速度之比为 ;
(2)沿y轴的分速度之比为 ;
(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为 。
5.如图所示,—电子具有100 eV的动能,从A点垂直于电场线飞入匀强电场中,当从D点飞出电场时,速度方向跟电场强度方向成1500角。则A、B两点之间的电势差UAB=
V。
6.如图所示为说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为m、电荷量为e。
(1)求经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?电子离开时的动能多大?
【课后作业】
( )1.一个只受电场力的带电微粒进入匀强电场,则该微粒的
A.运动速度必然增大 B.动能一定减小
C.运动加速度肯定不为零 D.一定做匀加速直线运动
( )2.电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两极板间的电压,但仍能使电子穿过该匀强电场,则电子穿越平行板间的电场所需时间
A.随电压的增大而减小 B.随电压的增大而增大
C.与电压的增大无关 D.不能判定是否与电压增大有关
( )3.一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球
A.做直线运动
B.做变加速曲线运动
C.速率一直增大
D.速率先减小后增大
( )4.电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场,恰好从正极板边缘飞出,如图所示,现在保持两极板间的电压不变,使两极板间的距离变为原来的2倍,电子的入射方向及位臀不变,且要电子仍从正极板边缘飞出,则电子人射的初速度大小应为原来的
A. B.
C. D.2
( )5.如图所示,质子()和α粒子(),以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力),则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为
A.4:1
B.1:2
C.2:1
D.1:4
( )6.如图所示为示波管中偏转电极的示意图,间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q,质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出),不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为
A. B.
C. D.q
( )7.如图,带电粒子由静止开始,经电压为U1的加速电场加速后,垂直电场方向进入电压为U2的平行板电容器,经偏转落在下板的中间位置.为使同样的带电粒子,从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器,下列措施可行的是
A.保持U2和平行板间距不变,减小U1
B.保持U1和平行板间距不变,增大U2
C.保持U1、U2和下板位置不变,向下平移上板
D.保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板
( )8.两个质量相等、电荷量不等的带电粒子甲、乙,以不同的速率沿着HO方向垂直射入匀强电场,电场强度方向竖直向上,它们在圆形区域中运动的时间相同,其运动轨迹如图所示。不计粒子所受的重力,则下列说法中错误的是
A.甲粒子带正电荷
B.乙粒子所带的电荷量比甲粒子多
C.甲粒子在圆形区域中电势能变化量小
D.乙粒子进入电场时具有的动能比甲粒子大
( )9.(多选)如图的矩形虚线框abd所在的区域内存在着沿a指向b方向的匀强电场,ab=L,bc=2L,有一电荷量为q、质量为m的正点电荷(重力不计)从a点沿ad方向以速度v0垂直于电场射入,恰好从虚线框的c点射出。下列说法正确的是
A.射出速度方向与bc的夹角为θ=45°
B.点电荷电势能减少
C.点电荷离开c点时的动能为
D.匀强电场的场强为
10.如图所示,质量m=5×10-8kg的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当AB间加电压UAB=103V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高)。求:
(1)带电粒子的电性,电荷量为多少?
(2)A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出?
11.如图所示是一个示波管工作原理图,电子经电压U1=4.5×103V加速后以速度v0垂直等间距的进入电压U2=180V,间距为d=1.0cm,板长l=5cm的平行金属板组成的偏转电场,离开电场后打在距离偏转电场s=10cm的屏幕上的P点,(e=1.6×10﹣19C,m=9.0×10﹣31kg)求:
(1)电子进入偏转电场时的速度v0=?
(2)射出偏转电场时速度的偏角tanθ=?
(3)打在屏幕上的侧移位移OP=?
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第5节 带电粒子在电场中的运动
【知识梳理】
一、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子的分类及受力特点:
(1)电子、质子、α粒子、离子等粒子,一般都不考虑重力,但不能忽略质量.
(2)质量较大的微粒,如带电小球、带电油滴、带电颗粒等,除有说明或有明确的暗示外,处理问题时一般都不能忽略重力.
(3)受力分析仍按力学中受力分析的方法分析,切勿漏掉静电力.
2.求带电粒子的速度的两种方法
(1)从动力学角度出发,用牛顿第二定律和运动学知识求解.(适用于匀强电场)
由牛顿第二定律可知,带电粒子运动的加速度的大小a===。若一个带正电荷的粒子,在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动,两极板间的距离为d,则由v2-v02=2ad可求得带电粒子到达负极板时的速度v==。
(2)从功能关系角度出发,用动能定理求解.(可以是匀强电场,也可以是非匀强电场)
带电粒子在运动过程中,只受静电力作用,静电力做的功W=qU,根据动能定理,当初速度为零时,W=mv2-0,解得v=;当初速度不为零时,W=mv2-mv02,解得v=。
二、带电粒子在电场中的偏转
如图所示,质量为m、电荷量为+q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,已知板长为l,板间电压为U,板间距离为d,不计粒子的重力,设粒子不与平行板相撞.
粒子在板间做类平抛运动,应用运动分解的知识进行分析处理,如图所示.
1.基本规律
初速度方向:粒子做匀速直线运动,通过电场的时间t=
静电力方向:做初速度为零的匀加速直线运动.加速度a==
离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at=
速度方向与初速度方向夹角的正切值tanθ==
离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2=.
2.几个常用推论
(1)粒子从偏转电场中射出时,其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点,此点为粒子沿初速度方向位移的中点.
(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的,即tanα=tanθ。
(3)不同的带电粒子(电性相同,初速度为零),经过同一电场加速后,又进入同一偏转电场,则它们的运动轨迹必定重合.
注意:分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理,即qEy=ΔEk,其中y为粒子在偏转电场中沿静电力方向的偏移量.
三、示波管
1.构造:示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏转电极XXˊ、偏转电极YYˊ组成)和荧光屏组成,如图所示。
2.原理
(1)扫描电压:XXˊ偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。
(2)灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场,如果在YYˊ偏转电极上加一个信号电压,在XXˊ偏转电极上加一扫描电压,在荧光屏上就会出现按YYˊ偏转电压规律变化的可视图像。
【典型例题】
例1:在点电荷+Q的电场中有A、B两点,将质子和α粒子(带电量是质子的2倍,质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时,它们的速度大小之比为: C
A.1:2 B.2:1 C.:1 D.1:
例2:如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动时,下列说法中正确的是:
C
A.两板间距越大,加速的时间就越长,则获得的速率越大
B. 两板间距越小,加速度就越大,加速的时间就越短
C.获得的速率与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关
D.以上说法都不对
例3:分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球,分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间,已知上板带负电,下板接地。三小球分别落在图中A、B、C三点,则错误的是: C
A.A带正电、B不带电、C带负电
B.三小球在电场中加速度大小关系是aA<aB<aC
C.三小球在电场中运动时间相等
D.三小球到达下板时的动能关系是EkC>EkB>EkA
例4:a、b、c是三个电荷量相同、质量不同的带电粒子,以相同的初速度由同一点垂直场强方向进入偏转电场,不计重力,轨迹如图所示,其中b恰好沿着极板边缘飞出电场。粒子a、b、c在电场中运动的过程中,下列说法正确的是: C
A.a、b运动的时间相同
B.a的质量最大,c的质量最小
C.速度的增量相比,a的最大,c的最小
D.动能的增量相比,c的最大,a和b的一样大
例5:图a为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图b所示的规律变化(由于电子在极板间运动时间远小于电压变化周期,对每个电子来说在极板间运动时电压不变即为进入极板时的电压),在电极XXˊ之间加电压如图c所示规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是D
A. B. C. D.
例6:如图所示,水平放置的两块平行金属板长l=5cm,两板间距d=1cm,两板间电压为U=90V,且上板带正电,一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s,从两板中央射入,电子电量q=1.6×10﹣19C,电子质量m=9.0×10﹣31mg.求:
(1)电子偏离金属板的侧位移y0是多少?
(2)电子飞出电场时的速度是多少?
(3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若s=10cm,求OP的长.
答案:(1)竖直方向做匀加速直线运动,根据电容器电压与电场的关系得:
E9000V/m
F=Eq=9000×1.6×10﹣19=1.44×10﹣15N
又因为F=ma,所以a1.6×1015m/s2
水平方向做匀速运动,故t2.5×10﹣9s,所以y0.5cm
(2)竖直方向速度,所以v2.03×107m/s
(3)从平行板出去后做匀速直线运动,水平和竖直方向都是匀速运动,
水平方向: 竖直方向PM=v1t1=0.02m
PO=PM+MO=PM+y=0.025m
【课堂练习】
( )1.下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场之后,哪种粒子的速度最大?C
A.α粒子 B.氚核 C.质子 D.钠离子
( )2.如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射人匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射人,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的C
A.2倍
B.4倍
C.0.5倍
D.0.25倍
( )3.如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,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变大的是B
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
4.真空中有一束电子流,以速度v、沿着跟电场强度方向垂直。自O点进入匀强电场,如图所示,若以O为坐标原点,x轴垂直于电场方向,y轴平行于电场方向,在x轴上取OA=AB=BC,分别自A、B、C点作跟y轴平行的线跟电子流的径迹交于M、N、P三点,那么:答案:(1)1︰1︰1(2)1︰2︰3(3)1︰3︰5
(1)电子流经M,N、P三点时,沿x轴方向的分速度之比为 ;
(2)沿y轴的分速度之比为 ;
(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为 。
5.如图所示,—电子具有100 eV的动能,从A点垂直于电场线飞入匀强电场中,当从D点飞出电场时,速度方向跟电场强度方向成1500角。则A、B两点之间的电势差UAB=
V。答案:-300
6.如图所示为说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为m、电荷量为e。
(1)求经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?电子离开时的动能多大?
答案:(1)(2),
【课后作业】
( )1.一个只受电场力的带电微粒进入匀强电场,则该微粒的C
A.运动速度必然增大 B.动能一定减小
C.运动加速度肯定不为零 D.一定做匀加速直线运动
( )2.电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两极板间的电压,但仍能使电子穿过该匀强电场,则电子穿越平行板间的电场所需时间C
A.随电压的增大而减小 B.随电压的增大而增大
C.与电压的增大无关 D.不能判定是否与电压增大有关
( )3.一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球D
A.做直线运动
B.做变加速曲线运动
C.速率一直增大
D.速率先减小后增大
( )4.电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场,恰好从正极板边缘飞出,如图所示,现在保持两极板间的电压不变,使两极板间的距离变为原来的2倍,电子的入射方向及位臀不变,且要电子仍从正极板边缘飞出,则电子人射的初速度大小应为原来的B
A. B.
C. D.2
( )5.如图所示,质子()和α粒子(),以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力),则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为B
A.4:1
B.1:2
C.2:1
D.1:4
( )6.如图所示为示波管中偏转电极的示意图,间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q,质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出),不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为A
A. B.
C. D.q
( )7.如图,带电粒子由静止开始,经电压为U1的加速电场加速后,垂直电场方向进入电压为U2的平行板电容器,经偏转落在下板的中间位置.为使同样的带电粒子,从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器,下列措施可行的是D
A.保持U2和平行板间距不变,减小U1
B.保持U1和平行板间距不变,增大U2
C.保持U1、U2和下板位置不变,向下平移上板
D.保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板
( )8.两个质量相等、电荷量不等的带电粒子甲、乙,以不同的速率沿着HO方向垂直射入匀强电场,电场强度方向竖直向上,它们在圆形区域中运动的时间相同,其运动轨迹如图所示。不计粒子所受的重力,则下列说法中错误的是D
A.甲粒子带正电荷
B.乙粒子所带的电荷量比甲粒子多
C.甲粒子在圆形区域中电势能变化量小
D.乙粒子进入电场时具有的动能比甲粒子大
( )9.(多选)如图的矩形虚线框abd所在的区域内存在着沿a指向b方向的匀强电场,ab=L,bc=2L,有一电荷量为q、质量为m的正点电荷(重力不计)从a点沿ad方向以速度v0垂直于电场射入,恰好从虚线框的c点射出。下列说法正确的是AD
A.射出速度方向与bc的夹角为θ=45°
B.点电荷电势能减少
C.点电荷离开c点时的动能为
D.匀强电场的场强为
10.如图所示,质量m=5×10-8kg的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当AB间加电压UAB=103V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高)。求:
(1)带电粒子的电性,电荷量为多少?
(2)A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出?
答案:(1)负电荷,1×10-11C(2)1800V
11.如图所示是一个示波管工作原理图,电子经电压U1=4.5×103V加速后以速度v0垂直等间距的进入电压U2=180V,间距为d=1.0cm,板长l=5cm的平行金属板组成的偏转电场,离开电场后打在距离偏转电场s=10cm的屏幕上的P点,(e=1.6×10﹣19C,m=9.0×10﹣31kg)求:
(1)电子进入偏转电场时的速度v0=?
(2)射出偏转电场时速度的偏角tanθ=?
(3)打在屏幕上的侧移位移OP=?
答案:(1)设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场,由动能定理有
qU1,则有:v04×107m/s;
故电子进入偏转电场的速度 v0=4×107m/s;
(2)进入偏转电场后在电场线方向有,a
经时间t1飞出电场有t1,
电场方向的速度vy=at14×106m/s;
设射出偏转电场时速度的偏角为θ,则tanθ
(3)飞出电场时偏转量为 y1
由以上各式得 y10.25cm;
设电子从偏转场穿出时,沿y方向的速度为vy,穿出后到达屏S所经历的时间为t2,
在此时间内电子在y方向移动的距离为y2,有:vy=at1 t2 y2=vyt2
由以上各式得y2
故电子到达屏S上时,它离O点的距离:y=y1+y2(l+s)cm=1.25cm
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