高二物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、學(xué)習(xí)運(yùn)用電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力等 概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 時(shí)的加速度、速度、位移等物理 量的變化；學(xué)習(xí)運(yùn)用電勢(shì)差、電場(chǎng)力做功 等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn) 動(dòng)時(shí)的能量的轉(zhuǎn)化.蠱斑帶電粒子在電場(chǎng)中要受到哪些力的作用？通常要受到重力和電場(chǎng)力一個(gè)電子的質(zhì)量為0.91x10 30 kg,電荷量 e=1.6xlO19C f 當(dāng)它位于E=5xlO4V/m的電場(chǎng) 中時(shí)：受到的重力G為多大？ G=mg=9 X1030N受到的電場(chǎng)力F為多大？ F=qE=8xlO15NF/G= ?你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？ F/G=l X1015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(chǎng)力 重力可以忽略（有說(shuō)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(zhì)量帶電體一般可分為兩類(lèi)：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(chǎng)力， 一般都不考慮重力（有說(shuō)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(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加 哪需誡子動(dòng)能最大 哪種粒子速度最大A.質(zhì)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(zhì)量為m、竜量為+q的帶電粒子，以 極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，

3、當(dāng)M、N間電壓 為U時(shí)，粒子到達(dá)N板的速度為卩，如果要使這個(gè) 帶電粒子到達(dá)N板的速虞為2卩,則下述方法能滿(mǎn) 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(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A、B的電勢(shì)差UAB = 100V, 一個(gè)質(zhì)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率。（不計(jì)粒子重力）TT712121 2 1 2 =mv mvnWab=QUabqUab q為負(fù):.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(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴 由靜止開(kāi)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？?jī)砂彘g場(chǎng)強(qiáng)E至少 為多大？n 1:mgQ (qE Al 2對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理:mg(h + d)-qU -0U = mg(h + d)/ qE _U_mgh + dqdd2.帶電粒子的偽轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向射入電場(chǎng)Ody軸帶電粒子做類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)。(1)在沿平行板面方向(垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向，x軸)做(2)在垂直板面方向(沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向，y軸)做動(dòng)力

5、學(xué)基本公式:平行于板面方向：I Vt垂直于板面方向:qE 二 血。或 q-ma d1 2(y-at2vy= atVvj tan 0 =亠2動(dòng)力學(xué)基本公式:2動(dòng)力學(xué)基本公式:動(dòng)能定理:quAB= -mv22一”該粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y：在y軸：qE = maqEa qUmd利用同時(shí)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(jīng)P板的小孔在y軸：qE = mau,qEqUmd利用同時(shí)性，在x軸： =qU Iv = at =md v0八VvqUl偏轉(zhuǎn)角度tan = 一射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓U2的 作用下偏轉(zhuǎn)一段距離.現(xiàn)使比加倍，要想使電子的

6、運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化應(yīng)該（A ）A. 使加倍B. 使變?yōu)樵瓉?lái)的4倍C. 使變?yōu)樵瓉?lái)的V2倍D. 使直變?yōu)樵瓉?lái)的1 /2倍解：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電嗎做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).”冷誠(chéng)豔TJ x1聯(lián)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(yīng)使電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后.任一水平位移x所對(duì)應(yīng)的側(cè)移距離y不變.U2 oc 5由此選項(xiàng)A正確.例2電子在電勢(shì)差為5的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng), 然后射入電勢(shì)差為E的兩塊平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在 滿(mǎn)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(zhuǎn)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(jīng)加速電場(chǎng)加速1 9UJ后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)、電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角qU=-mvl qu?L v平拋運(yùn)動(dòng)不是 分解速度，就 是分解値穆。tan 二一v0 mdvQ聯(lián)立兩式得tan =2U、d故選項(xiàng)B正確.例3. 束電子流在經(jīng)5=5000V的加速電壓加速后，在 距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所 示，若兩板間距d = 1. Ocms板長(zhǎng)L=5. Ocm,那么，要使 電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓?解：電子在加速電場(chǎng)中加速過(guò)程中電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中V md丿VoJd2212瞬時(shí)遠(yuǎn) 度是聯(lián)2x0.0120.052x5000V = 4

8、00V過(guò)程的聯(lián)立兩式可得兩個(gè)極板上所加電壓的最大值 兼衙個(gè)例4一根粗細(xì)均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置 于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)為E,桿上套著一個(gè)質(zhì) 量為m、電量為-q的小球，小球在桿上滑動(dòng)時(shí)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(shè)豎直桿足夠長(zhǎng)，小球與水平面碰撞時(shí)無(wú)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(huà)力、摩擦力和電場(chǎng)力作用向上做tV0勻減速亶銭運(yùn)就根據(jù)動(dòng)能字理-(mg + f + qE)x = 0-mvlX 777777777772(mg +f + qE)Et小球向上運(yùn)動(dòng)的最大位移小球最終停在水平面上丫在整個(gè)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理mgh+qEh-fs = O-mvo 2(mg+qE)h+ mVg s 二所以小球運(yùn)動(dòng)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(jī)犍振動(dòng)遠(yuǎn)樣 周期涯運(yùn)動(dòng)。例5.有一對(duì)長(zhǎng)為L(zhǎng)、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(shí)，一正離子以 速度V。從d/2處平行于金屬板進(jìn)入電場(chǎng)，然后從電場(chǎng)中飛 出。為保證正離子在d/2處離開(kāi)電場(chǎng)，則交變電壓頻 率應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？欲使正離子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度與初 速度相同，交變電壓的頻率應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？ 解：(1廢使正離子從d/2處離人開(kāi)電場(chǎng)，耍求它在