帶電粒子在電場中的直線運動

帶電粒子在電場中的直線運動海高物理基地校帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用?通常要受到重力和電場力一個電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,電荷量e=1.6×10-19C，當(dāng)它位于E=5×104V/m的電場中時:受到的重力G為多大？受到的電場力F為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

電子、質(zhì)子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場力，重力可以忽略（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量3、其他：帶電微粒是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定。1、微觀帶電粒子：如電子、質(zhì)子、離子等.帶電粒子所受重力一般遠(yuǎn)小于電場力，一般都不考慮重力(有說明或暗示除外).2、宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等.一般都考慮重力(有說明或暗示除外).思考1：帶電體一般可分類：★研究帶電粒子運動的主要工具：電場力加速度電場力的功動能定理F=qEa=F/mW=qU思考2：思考3：帶電粒子可能則電場中做什么運動？靜止：密立根實驗——電子電荷量的測定勻速直線運動（類）自由落體運動（類）豎直上拋運動（類）平拋運動勻速圓周運動粒子的運動象重力場中的什么運動？E+q不計粒子重力F=qEV0=0自由落體，你答對了粒子的運動象重力場中的什么運動？V0F=qE不計粒子重力-q上拋運動，你答對了E粒子的運動象重力場中的什么運動？EF=qE+qV0不計粒子重力平拋運動，你答對了帶電粒子在電場中受電場力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場

使帶電粒子加速偏轉(zhuǎn)++++++++________UUE加速+qmV0V=?怎樣求粒子加速后到達(dá)另一板的速度?

如圖所示，有一個帶電量為+q,質(zhì)量m，初速度為0的帶電粒子（重力忽略不計），現(xiàn)在把它放在一個勻強(qiáng)電場的A極板附近，板間距為d,板間電壓為U。1.求帶點粒子運動到B極板時的速度。2.若帶電粒子的初速度為V0，求帶點粒子運動到B極板時的速度。3.如果B板換成一塊彎曲的極板，求帶點粒子運動到B極板時的速度。UABUABE1、動力學(xué)觀點：

ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運動學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強(qiáng)電場一、帶電粒子的加速電場力:F=qE2、能量觀點：

ABUdE+v由動能定理：適用于任何電場一、帶電粒子的加速電場力做功:W=qU速度v與電勢差U、比荷q/m的平方根成正比與距離d無關(guān)初速度不為零呢？用動能定理解題簡便U+-qd電場力:加速度:末速度:一、帶電粒子的加速（只受電場力的作用）1、動力學(xué)觀點：

運行時間:2、能量觀點：

電場力做功:W=qU思考：1.能量如何轉(zhuǎn)化？2.用什么解題更簡潔？

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。解:根據(jù)動能定理得:

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零。從能量的角度如何理解？4.如果板間距由d變?yōu)?d，其他條件不變，討論帶電粒子飛出電場的速度v，運動的加速度a,以及在電場中運動的時間t如何變化。AUBdUB 2d

如圖所示，有一個帶電量為+q,質(zhì)量m，初速度為0的帶電粒子（重力忽略不計），現(xiàn)在把它放在一個勻強(qiáng)電場的A極板附近，板間距為d,板間電壓為U。U0ABt

UA

0U0-U0T

例題2：若在平行板電容器兩端加上如圖所示的電壓：B板的電勢UB＝0，A板的電勢UA隨時間的變化規(guī)律如圖所示（板間距d較大）

1.若帶電粒子是在t＝0時刻進(jìn)入的，它將怎樣運動，能否到達(dá)B板？

2.若帶電粒子是在t＝T/4時刻進(jìn)入的，它將怎樣運動，能否到達(dá)B板？

3.若帶電粒子是在t＝T/8時刻進(jìn)入的，它將怎樣運動，能否到達(dá)B板？

4.若U0一定，T一定，粒子要以最大速度射出d必須滿足的條件。ABt

UA

0U0-U0T例題3：如圖，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()A．所受重力與電場力平衡B．電勢能逐漸增加C．動能逐漸增加D．做勻變速直線運動思考：1.帶電粒子需要考慮重力嗎？2.電場如何設(shè)計，帶電粒子能在兩極板間做勻速直線運動？BD1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，

哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）A、質(zhì)子B、電子C、氘核D、氦核

例與練與電量成正比與比荷平方根成正比DB2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍

例與練MNUd+v與電壓平方根成正比B3、如圖M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m電量為-q的帶電粒子，以初速度V0由小孔進(jìn)入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子剛好能到達(dá)N板，如果要使這個帶電粒子能夠到達(dá)M、N兩板間距的1/2處返回，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使初速度減半

B、使M、N間電壓加倍

C、使M、N間電壓提高4倍

D、使初速度和M、N間電壓都加倍例與練MNUd-v0B4、如圖所示的電場中有A、B兩點，A、B的電勢差UAB＝100V，一個質(zhì)量為m=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A點運動到B點，求粒子到達(dá)B點時的速率