帶電粒子在電場中的運動課件

帶電粒子在電場中的運動

高三第一輪復(fù)習(xí)

2005年11月帶電粒子在電場中的運動

高三第一輪復(fù)習(xí)

2005年11月1復(fù)習(xí)要點：1．一切帶電粒子在電場中都有要受到電場力F=qE的作用。因此，受力分析時多了一個電場力。2．一般情況下，電子、質(zhì)子，正、負離子等一切微觀粒子，在電場中受到的電場力遠大于重力，故不計重力！而一切宏觀帶電體，如液滴、塵埃、小球等，在電場運動時，通常要考慮重力的影響！3．在條件不明確的情況下，應(yīng)比較qE與mg的大小，當(dāng)qE?mg時，可以不考慮重力。一．帶電粒子在電場中的受力特點復(fù)習(xí)要點：1．一切帶電粒子在電場中都有要受到電場力F=qE的2二．處理帶電粒子在電場中運動問題的一般步驟1．分析帶電粒子的受力情況，尤其要注意是否考慮重力，電場力是否為恒力等。2．分析帶電粒子的初始狀態(tài)，確定帶電粒子做直線運動還是曲線運動。3．建立正確的物理模型，進而確定解題方法，是牛頓運動定律的觀點、動量觀點、還是能量觀點。4．利用物理規(guī)律（包括數(shù)學(xué)方法等）找出各物理量之間的關(guān)系，建立方程并求解。二．處理帶電粒子在電場中運動問題的一般步驟3

1．帶電粒子在勻強電場中的平衡（2）帶電粒子在勻強電場中作勻速直線運動時，且只受重力和電場力，必有________等于__________；設(shè)勻強電場兩極板電壓為U，板間距離為d,帶電粒子的電荷量為+q，則電容器的_________帶正電荷；帶電粒子的質(zhì)量為_____。

（1）帶電粒子在勻強電場中靜止時，如果只受重力和電場力，則電場力的方向為______。若帶電粒子的質(zhì)量為m,電場的強度為E,則粒子的帶電荷量為____。若粒子帶負電,場強方向____,若粒子帶正電,場強方向為_________________。1．帶電粒子在勻強電場中的平衡（2）帶電粒子在勻強電場中作4

（4）粒子只受電場力作用，動能變化量等于電場力做的功，其動能定理表達式為：_____________(初速度為零時)；________________(初速度不為零時)。（3）帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與____________在同一直線上,做_______________運動。上面公式適用于一切電場.（3）帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，5

2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

（1）不考慮帶電粒子的重力，粒子以速度v0垂直于電場方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強電場時，受到恒定的與初速度方向成____角的電場力作用而做______運動。沿初速度方向做_____________運動；沿電場力方向做_______________運動。

2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（1）不考慮帶電粒子的重力，粒6（2）上述運動中，粒子的加速度為：a=_________=_________=________(板間距離為d，電壓為U)；射出電場的時間為：t=_________（板長為l），離開電場的側(cè)位移為______________,偏轉(zhuǎn)角tanθ=________________。（2）上述運動中，粒子的加速度為：射出電場的時間為：t=_7例1．如圖所示，一束帶電粒子（不計重力）垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，試討論以下情況中，粒子應(yīng)具備什么條件下才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角φ。（U、d、L保持不變）（1）進入偏轉(zhuǎn)電場的速度相同（2）進入偏轉(zhuǎn)電場的動能相同（3）進入偏轉(zhuǎn)電場的動量相同（4）先由同一加速電場加速后，再進入偏轉(zhuǎn)電場例1．如圖所示，一束帶電粒子（不計重力）垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)8〖解析〗由題意可得：偏轉(zhuǎn)距離：；偏轉(zhuǎn)角：（1）因為v0相同，當(dāng)q/m相同時，有y、φ相同；（2）因為相同，當(dāng)q相同時，有y、φ相同；（3）因為mv0相同，當(dāng)q/v0相同時，有y、φ相同；(4)設(shè)加速電壓為U′，由可得：

不論帶電粒子的m、q如何，只要經(jīng)過同一加速電場加速，再垂直進入同一偏轉(zhuǎn)電場，y和φ都相同?！冀馕觥接深}意可得：（1）因為v0相同，當(dāng)q/m相同時，有y9〖點評〗帶電粒子垂直于勻強電場方向射入，注意在不同的初始條件下，其偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角將會不同?！键c評〗10例2．一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處，垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示，若兩板間d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間的邊緣飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？例2．一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩極11〖解析〗在加速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子在極板間的偏距就越大。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時的偏轉(zhuǎn)電壓即為題目要求的最大電壓?！冀馕觥?2（1）加速過程：由動能定理得：①（2）進入偏轉(zhuǎn)電場：電子在平行于板的方向上做勻速運動②在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，加速度③偏距④能飛出的條件為 ⑤（3）解①~⑤式得：即要使電子能飛出，所加電壓最大為400V。（1）加速過程：由動能定理得：13〖點評〗此題是一個較典型的帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)的題目。通過研究該題，要認真體會求解這類問題的思路和方法，并注意解題格式的規(guī)化。粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，也是求解極值問題的常用方法?！键c評〗14

例3．有帶平行板電容器豎直安放如圖所示，兩板間距d=0.1m，電勢差U=100V，現(xiàn)從平行板上A處以vA=3m/s速度水平射入一帶正電小球（已知小球帶電荷量q=10-7C，質(zhì)量m=2×10-6Kg）經(jīng)一段時間后發(fā)現(xiàn)小球打在A點正下方的B處。求：A、B間的距離SAB（g取10m/s2）例3．有帶平行板電容器豎直安放如圖所示，兩板15〖解析〗小球m在A處以vA以水平射入勻強電場后，運動軌跡如圖所示。

對于這類較復(fù)雜的運動，中學(xué)中常用的處理方法是將其分解成兩個或幾個簡單的直線運動，根據(jù)力的獨立作用原理及運動的互不相干性分別加以分析?？疾熵Q直方向情況：小球無初速，只受重力mg，可看作是自由落體運動；考察水平方向情況，有初速vA，受恒定的電場力qE作用，作勻變速直線運動，小球的曲線運動由上述兩個正交的直線運動疊加而成?！冀馕觥叫∏騧在A處以vA以水平射入勻強電場后，運動軌跡如圖16由題可知：E=U/d=100/0.1=103V/m設(shè)球飛行時間為t，則在豎直方向上有：在水平方向上，A到B的過程中電場力qE做功為零，即所以△V=VB-V