帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)★電子、質(zhì)子、微小的帶電油滴、離子、帶電微塵、帶電小球等都叫帶電粒子?！飵щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)中要受到哪些力的作用？★帶電粒子在電場(chǎng)中通常要受到重力和電場(chǎng)力一個(gè)電子的質(zhì)量是0.91×10-30kg，它的重力G大約為多少？當(dāng)它位于E=4×103V/m的電場(chǎng)中時(shí)受到的電場(chǎng)力F為多大？G/F=？你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？

電子、質(zhì)子、離子等帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，重力可以忽略（但有說(shuō)明或有明確的暗示除外）。重力勢(shì)能就可以不考慮。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量而質(zhì)量較大的帶電塵埃、帶電液滴、帶電油滴、帶電小球等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。

要使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向該怎么辦?

思考與討論？E+qF=qE1：V0=0僅受電場(chǎng)力作用2：V0≠0僅受電場(chǎng)力F,且F與V0同向?若F與V0反向，帶電粒子怎么運(yùn)動(dòng)?下面我們來(lái)研究

電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的

加速問(wèn)題U+-dq

如下圖所示：在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢(shì)差為U。若一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，試計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。解法一：從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析粒子被加速F=qEa=F/m解法二：從做功和能量的角度分析粒子被加速只有電場(chǎng)力做功,根據(jù)動(dòng)能定理得顯然，用動(dòng)能定理解題簡(jiǎn)便?。∵€有問(wèn)題：如果不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，上面所得的結(jié)果是否仍然適用？由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，上面公式仍適用！例題1.熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，如右圖，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出，電子穿出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。1.9-2

電荷量為e的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板。兩處的電勢(shì)差為U，電勢(shì)能變化（減少）為eU.電勢(shì)能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。解：所以1.9-2

結(jié)論1：由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無(wú)關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問(wèn)題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。在重力場(chǎng)中，不同質(zhì)量的物體具有相同的加速度（g）。在電場(chǎng)中，不同的帶電粒子是否也具有相同的加速度呢？思考與討論剛才帶電粒子是做直線運(yùn)動(dòng)的,如果V0不為零，且方向與F的方向不在一條直線上，它將怎么運(yùn)動(dòng)？我們以特殊情況為例，即V0與電場(chǎng)方向垂直，帶電粒子將怎樣運(yùn)動(dòng)？下面我們來(lái)探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子只受靜電力作用，且V0與靜電力的方向互相垂直，這類似于我們以前學(xué)過(guò)的什么運(yùn)動(dòng)呢？平拋運(yùn)動(dòng)

l++++++------v0FdＵv如右圖，真空中一對(duì)平行金屬板分別帶等量異種電荷，一個(gè)電子沿平行于板面方向射入電場(chǎng)中，那么帶電粒子在平行于板面方向和垂直于板面方向分別可看成什么運(yùn)動(dòng)？平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向分別可看成什么運(yùn)動(dòng)？思考：將一小球以初速度V0水平拋出，其水平射程為l，求著地瞬間的速度的大小和方向。你能類比得到帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?例題2.如右脹圖，持兩個(gè)押相同姥極板暮的長(zhǎng)l=6域.0排c菜m，相亦距d=2爐cm，極見(jiàn)板間倉(cāng)的電拖壓U=隨20私0V。一犁個(gè)電預(yù)子沿盼平行登于板柔面的揮方向血射入沈電場(chǎng)貨中，念射入巴時(shí)的述速度V0=3擇.0×1榜07m/喝s。vyl++++++-------qdＵv0Fθ把兩粉板間耗的電曬場(chǎng)看夫作勻改強(qiáng)電做場(chǎng)，貸求電溜子射捷出時(shí)甩沿垂隸直于奴板面鼓方向備偏移渣的距劈燕離y和偏忘轉(zhuǎn)的執(zhí)角度θ。分析１）翻粒子攏在與污電場(chǎng)祖垂直加的方晝向上改做勻躲速直癥線運(yùn)斥動(dòng)vxv0X=彩l=v0tt===推導(dǎo)彈電場(chǎng)匪中飛嫩行時(shí)罵間:２）攝粒子柄在與只電場(chǎng)船平行氏的方勇向上做初務(wù)速度陣為零號(hào)的勻帶加速損運(yùn)動(dòng)vy=aty==tanθ

推導(dǎo)富離開房誠(chéng)電場(chǎng)應(yīng)時(shí)偏填移量:推導(dǎo)煮離開休電場(chǎng)趕時(shí)偏衡轉(zhuǎn)角:分析自：vv0vyy

l++++++-------qdＵv0Fθ

t==vy=a肺ty==ta脾nθ解：代入債數(shù)據(jù)池得y=0.眨36戴㎝代入柳數(shù)據(jù)宴得θ=6.勁80飛行溜時(shí)間結(jié)論2：帶電忽粒子費(fèi)初速謀度垂治直于嫂電場(chǎng)就方向程飛入本勻強(qiáng)討電場(chǎng)讓的問(wèn)顧題就蛙是一蹄個(gè)類縮慧平拋違的問(wèn)柿題?！锪Ｗ郁~在與亞電場(chǎng)躲垂直閘的方酒向上剛做勻套速直肉線運(yùn)似動(dòng)★粒子爬在與烏電場(chǎng)蜘平行扣的方亞向上汪做初息速為祝零的頸勻加購(gòu)速運(yùn)虎動(dòng)總結(jié)刺：帶電談粒子包在勻形強(qiáng)電想場(chǎng)中品的運(yùn)酸動(dòng)，訓(xùn)跟重掙物在販重力傭場(chǎng)中壇的運(yùn)蛇動(dòng)相不似，休有時(shí)宴像自葛由落翅體運(yùn)傅動(dòng)，須有時(shí)翻像拋懂體運(yùn)案動(dòng)，踩依初層速度董是否活為零觀而定及。課堂捉小結(jié)瓶：一、州利用售電場(chǎng)茄使帶陣電粒范子加苦速二、憲利用怖電場(chǎng)六使帶凡電粒電子偏數(shù)轉(zhuǎn)從動(dòng)纏力學(xué)奸和運(yùn)綿動(dòng)學(xué)慨角度能分析從做成功和殊能量匪的