高二物理帶電粒子在電場中的運動

1、學習運用電場強度、電場力等 概念研究帶電粒子在電場中運動 時的加速度、速度、位移等物理 量的變化；學習運用電勢差、電場力做功 等概念研究帶電粒子在電場中運 動時的能量的轉化.蠱斑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量為0.91x10 30 kg,電荷量 e=1.6xlO19C f 當它位于E=5xlO4V/m的電場 中時：受到的重力G為多大？ G=mg=9 X1030N受到的電場力F為多大？ F=qE=8xlO15NF/G= ?你會發(fā)現什么？ F/G=l X1015電子、質子、離子等微觀帶電粒子所受重力一般遠小于電場力 重力可以忽略（有說明或暗示除外）O注意:

2、忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質量帶電體一般可分為兩類：1、微觀帶電粒子：如電子、質子、離子等. 帶電粒子所受重力一般遠小于電場力， 一般都不考慮重力（有說明或暗示除外）.lTV me2xl.6xl0_19x2500 ,mis0.91x10= 3xl07m/s(C )(A )B 氟核HD鈉離子(Na+)1.下列粒子由靜止經加速電壓為U的電場加 哪需誡子動能最大 哪種粒子速度最大A.質子JH.Ca粒子/He.Ek = mv2 = qU與電量成正比丿與比荷平方l根成正比丿2 /2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平 存金屬板，質量為m、竜量為+q的帶電粒子，以 極小的初速度由小孔進入電場，

3、當M、N間電壓 為U時，粒子到達N板的速度為卩，如果要使這個 帶電粒子到達N板的速虞為2卩,則下述方法能滿 足要求的是（B ）N間電壓增加為2UA、使M、B、使M、C、使M、D、使M、m根成正比JN間電壓增加為4U N間電壓不變，距離減半 N間電壓不變，距離加倍3、如圖所示的電場中有A、B兩點，A、B的電勢差UAB = 100V, 一個質量為m=2.0X10 12kg 電量為q=-5.0X10-8C的帶電粒子，以初速度=3.0 X 103m/s由A點運動到B點，求粒子到達B點時的速率。（不計粒子重力）TT712121 2 1 2 =mv mvnWab=QUabqUab q為負:.V =qU a

4、r 2j=2xlOM/s2 24、如圖所示A、B為平行金屬板電容器，兩板間 的距離為d,在A板的缺口的正上方距離為h的P 處，有一靜止的、質量為m、帶電量為+q的液滴 由靜止開始自由落下，若要使液滴不落在B板上, 兩板間的電壓U至少為多大？兩板間場強E至少 為多大？n 1:mgQ (qE Al 2對全過程由動能定理:mg(h + d)-qU -0U = mg(h + d)/ qE _U_mgh + dqdd2.帶電粒子的偽轉帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向射入電場Ody軸帶電粒子做類似平拋運動。(1)在沿平行板面方向(垂直電場強度方向，x軸)做(2)在垂直板面方向(沿電場強度方向，y軸)做動力

5、學基本公式:平行于板面方向：I Vt垂直于板面方向:qE 二 血?；?q-ma d1 2(y-at2vy= atVvj tan 0 =亠2動力學基本公式:2動力學基本公式:動能定理:quAB= -mv22一”該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y：在y軸：qE = maqEa qUmd利用同時性，在X軸：t =Vo例仁靜止的電子在加速電壓5的作用下從0經P板的小孔在y軸：qE = mau,qEqUmd利用同時性，在x軸： =qU Iv = at =md v0八VvqUl偏轉角度tan = 一射出，又垂直進入平行金屬板間的電場，在偏轉電壓U2的 作用下偏轉一段距離.現使比加倍，要想使電子的

6、運動軌跡不發(fā)生變化應該（A ）A. 使加倍B. 使變?yōu)樵瓉淼?倍C. 使變?yōu)樵瓉淼腣2倍D. 使直變?yōu)樵瓉淼? /2倍解：電子先經加速電場加速后進入偏轉電嗎做類平拋運動.”冷誠豔TJ x1聯立兩式可得電子的偏移量歹=竺（3）4UJ要使電子的軌跡不變則應使電子進入偏轉電場后.任一水平位移x所對應的側移距離y不變.U2 oc 5由此選項A正確.例2電子在電勢差為5的加速電場中由靜止開始運動, 然后射入電勢差為E的兩塊平行板間的勻強電場中，在 滿足電子射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中,一定能使電子的偏轉角變大的是（B ）A、4變大匕變大B、5變小,匕變大Iu21C、4變大,匕變小D、5變小,匕變

7、小 _解：電子先經加速電場加速1 9UJ后進入偏轉電場做類平拋運動、電子離開電場時的偏轉角qU=-mvl qu?L v平拋運動不是 分解速度，就 是分解値穆。tan 二一v0 mdvQ聯立兩式得tan =2U、d故選項B正確.例3. 束電子流在經5=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，若兩板間距d = 1. Ocms板長L=5. Ocm,那么，要使 電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓?解：電子在加速電場中加速過程中電子在偏轉電場中做類平拋運動過程中V md丿VoJd2212瞬時遠 度是聯2x0.0120.052x5000V = 4

8、00V過程的聯立兩式可得兩個極板上所加電壓的最大值 兼衙個例4一根粗細均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置 于豎直向上的勻強電場中，場強為E,桿上套著一個質 量為m、電量為-q的小球，小球在桿上滑動時受到的摩 擦力為f,小球在高出水平面h的A處以初速度V。豎直向 上彈出，設豎直桿足夠長，小球與水平面碰撞時無能量 損失，小球與桿、水平面絕緣求小球向上的最大位移X 以及最大的路程s。解小球受畫力、摩擦力和電場力作用向上做tV0勻減速亶銭運就根據動能字理-(mg + f + qE)x = 0-mvlX 777777777772(mg +f + qE)Et小球向上運動的最大位移小球最終停在水平面上丫在整個過程中，根據動能定理mgh+qEh-fs = O-mvo 2(mg+qE)h+ mVg s 二所以小球運動的最大程c c 丄2|U1I 1t1 1 1111 q-J亠 U O正離子程垂直于商板 方向做機犍振動遠樣 周期涯運動。例5.有一對長為L、相距為d的水平放置的金屬板A、B, 在兩極板間加如圖所示的交變電壓。t二0時，一正離子以 速度V。從d/2處平行于金屬板進入電場，然后從電場中飛 出。為保證正離子在d/2處離開電場，則交變電壓頻 率應滿足什么條件？欲使正離子離開電場時速度與初 速度相同，交變電壓的頻率應滿足什么條件？ 解：(1廢使正離子從d/2處離人開電場，耍求它在