帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)新

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)新第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月★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釉陔妶鲋幸艿侥男┝Φ淖饔?？★帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力一個(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的電場中時(shí)受到的電場力F為多大？G/F=？你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，重力可以忽略（但有說明或有明確的暗示除外）。重力勢能就可以不考慮。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、帶電小球等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

要使帶電粒子在電場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僅受電場力作用2：V0≠0僅受電場力F,且F與V0同向?若F與V0反向，帶電粒子怎么運(yùn)動(dòng)?第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月下面我們來研究

電場對(duì)帶電粒子的

加速問題第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月解法一：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第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月解法二：從做功和能量的角度分析粒子被加速只有電場力做功,根據(jù)動(dòng)能定理得第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月顯然，用動(dòng)能定理解題簡便?。∵€有問題：如果不是勻強(qiáng)電場，上面所得的結(jié)果是否仍然適用？由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，上面公式仍適用！第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月例題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第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

電荷量為e的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板。兩處的電勢差為U，電勢能變化（減少）為eU.電勢能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。解：所以1.9-2第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)論1：由于電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，所以在處理電場對(duì)帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理。在重力場中，不同質(zhì)量的物體具有相同的加速度（g）。在電場中，不同的帶電粒子是否也具有相同的加速度呢？思考與討論第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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與電場方向垂直，帶電粒子將怎樣運(yùn)動(dòng)？下面我們來探討帶電粒子的偏轉(zhuǎn)第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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中，第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2.如右圖，兩個(gè)相同極板的長l=6.0cm，相距d=2cm，極板間的電壓U=200V。一個(gè)電子沿平行于板面的方向射入電場中，射入時(shí)的速度V0=3.0×107m/s。vy

l++++++-------qdＵv0Fθ

把兩板間的電場看作勻強(qiáng)電場，求電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度θ。分析第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月１）粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)vxv0X=l=v0tt===推導(dǎo)電場中飛行時(shí)間:２）粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

vy=aty==tanθ

推導(dǎo)離開電場時(shí)偏移量:推導(dǎo)離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角:分析：第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月vv0vyy

l++++++-------qdＵv0Fθ

t==vy=aty==tanθ解：代入數(shù)據(jù)得y

=0.36㎝代入數(shù)據(jù)得θ=6.80飛行時(shí)間第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論2：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場的問題就是一個(gè)類平拋的問題?！锪Ｗ釉谂c電場垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)★粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)總結(jié)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，跟重物在重力場中的運(yùn)動(dòng)相似，有時(shí)像自由落體運(yùn)動(dòng)，有時(shí)像拋體運(yùn)動(dòng)，依初速度是否為零而定。第19頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂小結(jié)：一、利