跪求带电粒子在电场中的运动的公式总结,,比如刚出加速电场的速度,夹角的正切,等等。。一定要有过程。

作者&投稿:寿洋 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高二物理题(带电粒子在电场中的运动)(请给出详细解答,谢谢)~

图为示波管的示意图,金属丝发出的电子被加速后由金属板的小孔射出,从偏转板的中央沿平行板的方向进入偏转电场,如果电子能穿出偏转电场就沿直线前进,最后打在足够大的荧光屏上,设加速电压U1=1600V,偏转极板长l=4cm,偏转板间距d=1cm,板右端到荧光屏的距离L=18cm。
1.偏转电压U2=50V时,电子束能否打在荧光屏上?
-----
先加速:eU=½mVo²
后偏转:y=½at²=½(eU'/md)(L/Vo)²
两式消去Vo得:y=U'L²/(4dU)
代入:
y=U'L²/(4dU)
=50*0.04²/(4*0.01*1600)
=(1/800)m
=0.125cm
y<0.5cm 能穿过偏转电场,打在荧光屏上。

2.在保证电子从偏转板的中央沿平行板的方向进入偏转电场的条件下,如何改变两板间距可使电子束在荧光屏上的偏转距离最大?(U2不变)
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由y=U'L²/(4dU)可看出:
y与d“成反比”。
减小两板间的距离,可使“电场中”的偏转距离增大,也就使屏幕上的偏转距离增大。
令y=d/2
d/2=U'L²/(4dU)
d=√[U'L²/(2U)]
=√[50*0.04²/(2*1600)]
=(1/200)m
=0.5cm

3.经过调整后电子束在荧光屏上的最大偏转距离为多少?
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在偏转电场中,离开电场时的速度与水平方向的夹角的正切值tanθ=y/(L/2)
故:
(d/2)/(L/2)=Y/[(L/2)+L']
(0.5/2)/(4/2)=Y/[(4/2)+18]
Y=2.5cm

用v=at,a=F/m=Eq/m 其实这就是两个速度的叠加,水平的有初速度v0,匀速运动,竖直的是匀加速运动,加速度a=F/m=Eq/m

你会自由落体、平抛、斜抛运动的问题处理吗?—— 这里和那儿的一样!
不同的是,这里的加速度要根据电场力来计算,有的时候还要考虑重力的叠加!

刚出加速电场时的速度——由动能定理——Uq/d=Eq=mV^2/2 (U 加速电场两极板间电压,d 加速电场两极板间距离,加速电场强度)
可得V值 V=根号下2Eq/m = 根号下2Uq/md

离开加速电场的带电粒子,进入的偏转电场——下面的U、d、E 都是对应偏转电场的量值
若以Vo速度垂直电场线射入偏转电场(电场方向竖直)
——水平方向 Vx=Vo X=Vot;
——竖直方向有加速度——a=(Eq/m)± g=(Uq/dm) ± g;

注意的是:要分析电场方向和电荷性质,以决定偏转方向
——若竖直向下偏(偏向与重力同向)式中取 + g;反之取 - g 。若不考虑重力影响,则以 g=0 论处

粒子就以这个加速度在竖直方向上做匀加速运动 Vy=at Y=at^2/2
运动到某一位置时的速度——V合=根号下Vo^2+Vy^2
这时V合与水平方向的夹角α的正切 tgα=Vy/Vo=Y/X

上式中的 t 求解,要考虑偏转电场的长度 L 和极板间距离 d
一般是在极板正中间射入。
当正好离开偏转电场时,由 d/2=at^2/2 得 t=根号下d/a 。 或由 L=Vxt 得 t=L/Vx 。

以上是常见的问题求解时要用的公式——应用了正交分解法

以下是特殊题型中出现:

若Vo方向与垂直电场线的水平方向有一定夹角 θ 而射入偏转电场时

只注意 Vx=VoCosθ X=Vxt
Vy=VoSinθ Y=Vyt ± at^2/2
注意参考斜抛运动形式分析求解即可!

不知是否你所需,但愿你能用的上!

仅供参考!

我告诉你这里面最重要的推导,其它的都能根据这个思路退出来
粒子进入磁场,以水平射入竖直向下电场的正电荷为例分析
水平方向做匀速直线运动,位移X=vt Vx=v
竖直方向做加速度向下的匀加速直线运动,位移Y=1/2at² Vy=at a=Eq/m
1,射出磁场速度等于Vx的平方加上Vy的平方再开根号
2,夹角的正切值,tanα=Vy/Vx=tVy/tVx=Y/2X。这样就相当于粒子是从电场中间射出来的一样。
其它类型的题目都是这样分析,把粒子的运动分解成初速度方向和沿电场方向的运动。然后一一分析,用前面学过的运动学知识。


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