帶電粒子在電場中的運動

1、帶電粒子在電場中的運動瀏陽一中：楊遠(yuǎn)慶課后綜合加能：課后綜合加能：一、常見帶電粒子（1）基本粒子：電子（ 粒子）：帶電量為-e，質(zhì)量為9.10910-31kg質(zhì)子：相當(dāng)于氫核，帶電量為e，質(zhì)量為1.6710-27kg，相對原子質(zhì)量為1粒子：相當(dāng)于一個氦原子核，帶電量為2e，相對原子質(zhì)量為4一般情況下可忽略重力（萬有引力）（2）帶電粒子：帶電液滴、帶電塵埃、帶電小球等一般情況下不可忽略重力（萬有引力）二、帶電粒子在電場中的直線運動粒子做直線運動的條件：合外力與速度共線對帶電粒子而言，忽略重力的影響，粒子做直線運動的條件是：速度平行于電場線方向注：通常所說的帶電粒子主要指的是微觀粒子，如電子、質(zhì)子

2、、粒子等.其重力可以忽略，但帶電微粒如塵埃、液滴及小球等無特殊說明一般都必須考慮其重力影響1、運動狀態(tài)分析：2、速度分析：（1）從動力學(xué)角度：dmUqmEqmFa加速度：axvvt2202速度與位移：若v0=0且x=d，則：mUqvt2（2）從功能角度：2022121mmvWt電場力做功：UqW 動能定理：若v0=0，則：mUqvt2 基本思路：先判斷是什么電場，分析物體受力情況及基本思路：先判斷是什么電場，分析物體受力情況及運動性質(zhì)。運動性質(zhì)。 1. 1.在勻強電場中在勻強電場中 (1)(1)牛頓第二定律與運動規(guī)律綜合處理牛頓第二定律與運動規(guī)律綜合處理; ; (2)(2)應(yīng)用能量（動能定理）

3、的觀點分析問題；應(yīng)用能量（動能定理）的觀點分析問題； 2. 2.在非勻強電場中在非勻強電場中 應(yīng)用能量應(yīng)用能量( (動能定理）分析問題動能定理）分析問題. .2211022tWqUmVmV2211022tWEqdqUmVmV 例1：實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時的速度為零。- U +金屬絲 金屬板VE電子的質(zhì)量為0.9110-30 kg，電荷量e=1.610-19 C例2：如圖所示，在真空室中有兩個水平的金屬板，兩板間的距離為h.有一個

4、質(zhì)量為m的小油滴，帶電量為q,自上極板的下表面處由靜止開始自由下落，當(dāng)它運動到兩極板間的中央位置時，給兩極板加電壓，使小油滴受到向上的力.求（1）電壓等于多大時才能使小油滴在剛好接近下極板時開始向上運動（2）若兩極板構(gòu)成的電容器的電容為C，求在滿足條件（1）的情況下求該電容的帶電量.hm,q三、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向飛入兩平行板間，受到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做類平拋運動（軌跡為拋物線）1、運動狀態(tài)分析：2、研究方法：初速度方向：電場力方向：勻速直線運動勻變速直線運動- -q qy y垂直電場方向：垂直電場方向：勻速勻速直線運動直線運動沿電場方向

5、：初速為零的沿電場方向：初速為零的勻加速勻加速直線運動直線運動m mU U+ + + + + + +- - - - - - -d dL LF Fv0 0 xy垂直垂直電場電場方向方向: :沿沿電場方向電場方向: :運動分析運動分析vt t2 2= =v0 02 2+ +vy y2 2= =?做做類平類平拋運動拋運動vx x= =v0 0 L =L =v0 0t tmdqmqmaUEF0LUvmdqatvy2022LU2121vmdqaty例例3 3： 如圖所示一電子以初速度如圖所示一電子以初速度V V0 0=3.0X10=3.0X107 7m/sm/s沿垂直電場方沿垂直電場方向射入的電場，兩極

6、板的長度為向射入的電場，兩極板的長度為L=6.0cmL=6.0cm，相距，相距d=2cmd=2cm，極板間電壓極板間電壓U=200V.U=200V.求求1 1）電子射出電場所用時間）電子射出電場所用時間？2 2）電子射出電場時沿垂直板面方向偏移的距離）電子射出電場時沿垂直板面方向偏移的距離y y。3 3）電子離開電場時偏轉(zhuǎn)的角度）電子離開電場時偏轉(zhuǎn)的角度 v v0 0-qmU+-dLF 處理電偏轉(zhuǎn)問題的基本思路處理電偏轉(zhuǎn)問題的基本思路: : 1. 1.運動的合成與分解運動的合成與分解; ; 2. 2.能量觀點能量觀點( (動能定理）動能定理）. .對于勻強電場則常用對于勻強電場則常用20221

7、21UWmvmvqt2022121UEWmvmvqqyt變式訓(xùn)練：如圖所示，水平放置的兩平行金屬板，板長為L=1.0m，板間距離d=0.06m，上板帶正電，下板帶負(fù)電，兩板間有一質(zhì)量為m=0.1g、帶電量為q=-410-7C的微粒沿水平方向，從兩板中央處以v0=10m/s的初速度射入勻強電場，要使帶電微粒能穿出極板，求兩極板間電壓值所應(yīng)滿足的條件（不計空氣阻力,g=10m/s2）提示：粒子可能從上半部分飛出，也可能從下半部分飛出讓讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里同一加速電場由靜止開始加

8、速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股？請說明理由。偏轉(zhuǎn)，它們是否會分為三股？請說明理由。帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的五個重要推論（1）粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時，其速度反向延長線與初速度方向延長線相交于一點，此點平分沿初速度方向的位移v v0 0-qm+-Fv（2）位移方向與初速度方向間夾角的正切為速度偏轉(zhuǎn)角正切的1/2，即tan =2tan v v0 0-qm+-Fv（3）以相同的初速度進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場的帶電粒子，不論m、q是否相同，只要q/m相同，即比荷相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角相同v v0 0-qm+-Fvy（4）若以相同的初動能Ek0進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場的帶電粒子，不論m是否相同，只要q相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角相同v v0 0-qm+-Fvy（5）不同的帶電粒子經(jīng)同一加速度電場加速后（即加速度電壓相同），進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角相同v v0 0-qm+-v