帶電粒子在電場中加速運動(精品課)

1、 第一章第第一章第9節(jié)節(jié) 帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動知識回顧：知識回顧：l1 牛頓第二定律公式？牛頓第二定律公式？l2 勻變速直線運動的運動學勻變速直線運動的運動學公式有哪些？公式有哪些？l3 求電場力做功的方法有哪求電場力做功的方法有哪些？些？l4 動能定理的表述動能定理的表述l和公式是什么？和公式是什么？ma合F202t200v-vax2at21tvxatvv合外力的功合外力的功等于等于動能的變化量動能的變化量12KKKEEEW合PBPAABABABEEWqULEFLWABWcosqcos帶電粒子在電場中的運動（一）帶電粒子在電場中的運動（一）直直 線線 運運 動動學習目

2、標：學習目標：l1 會分析帶電粒子在電場中的運動性質。會分析帶電粒子在電場中的運動性質。l2 掌握掌握帶電粒子在加速電場中的帶電粒子在加速電場中的運動規(guī)律和特運動規(guī)律和特點。點。預習預習“帶電粒子的加速帶電粒子的加速”部部分分思考：思考：（1）帶電粒子）帶電粒子+q處于勻強電處于勻強電場中，這個粒子將做場中，這個粒子將做 什么運什么運動？（不計重力）動？（不計重力）E+F（2）+q粒子以速度粒子以速度v0平行電平行電場線進入勻強電場，粒子將做場線進入勻強電場，粒子將做什么運動？什么運動？v0E+F初速為初速為0的的勻加勻加速直線運動速直線運動勻加速直線運動勻加速直線運動（3）帶電粒子）帶電粒子

3、+q以速度以速度v0逆著電場線進入勻強逆著電場線進入勻強電場，粒子將做什么運動？電場，粒子將做什么運動？l勻減速直線運動勻減速直線運動E+v0F結論：結論：當帶電粒子的速度與電場線共線時粒子當帶電粒子的速度與電場線共線時粒子做什么性質的運動？做什么性質的運動？當帶電粒子的當帶電粒子的速度與電場線共線速度與電場線共線時，粒子做時，粒子做勻變勻變速直線運動。速直線運動。一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速 qUm+_ d d如圖所示，在真空中有一對平行金屬如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加電壓板，兩板間加電壓U，板間距離為，板間距離為d。一個質量為一個質量為m帶正電的帶正電的q的粒子以速

4、度的粒子以速度v0沿平行電場線的方向從沿平行電場線的方向從A板出發(fā)，板出發(fā)，（不計重力）。（不計重力）。求求（1）加速度加速度a=？ （2）到達）到達B板的時間板的時間t=？ （3）到達）到達B板的速度板的速度v=?AB（1）粒子的加速度）粒子的加速度a=？qFdUEqmdqUmFa（2）粒子運動到）粒子運動到B板的時間板的時間t=？2020tmd2qtvat21tvdU求求t即可。即可。如果如果v0=0呢？呢？即可。求t221d22tmdqUat （3）粒子到達）粒子到達B板是的速度板是的速度v=？解法一運用運動學知識求解解法一運用運動學知識求解解法二運用能量知識求解解法二運用能量知識求解2

5、0202vvvvadat202vmqUv202mv21-mv21qU202vmqUv如果如果v0=0呢？呢？m2qUv 電荷在電場中直線運動的分析思路：電荷在電場中直線運動的分析思路：（1）正確的受力分析。）正確的受力分析。重力：重力：基本粒子基本粒子，如電子，質子，如電子，質子， 粒子，正負離子等，除有說粒子，正負離子等，除有說明或暗示以外，均不考慮重力。明或暗示以外，均不考慮重力。 宏觀帶電體宏觀帶電體，如液滴，小球等除有說明或者暗示以外，一般，如液滴，小球等除有說明或者暗示以外，一般要考慮重力。要考慮重力。 題中沒有任何說明的，有時要比較題中沒有任何說明的，有時要比較F電電與與G的大小，

6、有時要根據的大小，有時要根據題意自己判斷。題意自己判斷。（2）判斷加速度）判斷加速度a的情況（由的情況（由F合合=ma求）求）當當a=0運動性質有：靜止或勻速直線運動；運動性質有：靜止或勻速直線運動；當當a為定值則為勻變速運動（為定值則為勻變速運動（a與與v共線為直線，共線為直線，a與與v不共線則為不共線則為曲線）。曲線）。（3）選擇公式列方程，求解。）選擇公式列方程，求解。 例題例題1：實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電：實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在

7、真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？（設電子剛從金屬絲射出時后的速度有多大？（設電子剛從金屬絲射出時的速度為零。）的速度為零。）- U +金屬絲 金屬板VE電子的質量為電子的質量為0.9110-30 kg，電子的電荷量電子的電荷量e=1.610-19 C解：金屬絲和金屬板間的電場雖然不是勻解：金屬絲和金屬板間的電場雖然不是勻強電場，但仍可用強電場，但仍可用 可得可得 代入數(shù)據得：代入數(shù)據得：v=3.0107 m/s2eUvm2102WeUmv思考題思考題如果兩極板間不是勻強電場，如果兩極板間不是勻強電場， 此公式還能用嗎？為什么？

8、此公式還能用嗎？為什么？由于電場力做功與場強是否勻由于電場力做功與場強是否勻強無關，與運動路徑也無關，強無關，與運動路徑也無關，此種方法仍適用！此種方法仍適用！任何電場都適用且任何電場都適用且v0=0m2qUv 221qUmv典型例題典型例題如圖所示如圖所示,水平放置的水平放置的A、B兩平行兩平行金屬板相距金屬板相距h，上板，上板A帶正電，現(xiàn)有質量為帶正電，現(xiàn)有質量為m、帶電量為帶電量為+q的小球在的小球在B板下方距離為板下方距離為H處，以處，以初速度初速度v0豎直向上從豎直向上從B板小孔進入板間電場，板小孔進入板間電場，欲使小球剛好打到欲使小球剛好打到A板，板，A、B間電勢差間電勢差。ABh

9、Hv0l 思路分析思路分析 小球在小球在B B板下方時，只受重力，做豎直板下方時，只受重力，做豎直上拋運動，進入電場后，受到向下的重力和向下上拋運動，進入電場后，受到向下的重力和向下的電場力作用，勻減速到達的電場力作用，勻減速到達A A板。板。全過程應用動能定理。全過程應用動能定理。-mg（h+H）+qUBA=0-m v02/2 而而UAB=-UBA解得：解得：UAB= m v02/2q- mg（h+H）/qABhGGF電電v0H練習練習 1.電子的電荷量為電子的電荷量為e，質量為，質量為m。以速度。以速度v0 沿著沿著電場線射入場強為電場線射入場強為E的勻強電場中，如圖所示，的勻強電場中，如圖所示，電子從電子從A點入射到點入射到B點速度為點速度為0，則，則A，B兩點間兩點間的電勢差是多少？的電勢差是多少？A,B間的距離是多少？間的距離是多少？emvemvmv221U21-0eU2020AB20ABEABv0解：從解：從A到到B運用動能定理有：運用動能定理有：EEUUE