高二物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

F=qE電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)差復(fù)習(xí)引入

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.1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1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)力新授

一個(gè)電子的質(zhì)量為0.91×10-30kg,電荷量e=1.6×10-19C，當(dāng)它位于E=5×104V/m的電場(chǎng)中時(shí):受到的重力G為多大？受到的電場(chǎng)力F為多大？F/G=？你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=9×10-30NF/G=1×1015F=qE=8×10-15N

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（有說明或暗示除外）。注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質(zhì)量3、帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判定.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(有說明或暗示除外).2、宏觀帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等.一般都考慮重力(有說明或暗示除外).帶電體一般可分為兩類：帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力產(chǎn)生加速度使速度變化利用電場(chǎng)

使帶電粒子加速偏轉(zhuǎn)++++++++________UUE加速勻速勻速+qmV0V=?1、加速直線運(yùn)動(dòng)1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：

ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：初速度不為零呢？只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)一、帶電粒子的加速電場(chǎng)力:F=qE2、能量觀點(diǎn)：

ABUdE+v由動(dòng)能定理：適用于任何電場(chǎng)一、帶電粒子的加速電場(chǎng)力做功:W=qU速度v與電勢(shì)差U、比荷q/m的平方根成正比與距離d無關(guān)初速度不為零呢？用動(dòng)能定理解題簡(jiǎn)便U+-qd

電場(chǎng)力:

加速度:

末速度:一、帶電粒子的加速小結(jié)1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：

運(yùn)行時(shí)間:2、能量觀點(diǎn)：

電場(chǎng)力做功:W=qU解:根據(jù)動(dòng)能定理得:

例題1：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，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)電子剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，

哪種粒子動(dòng)能最大（）哪種粒子速度最大（）

A．質(zhì)子11H．B.氘核12H．C.α粒子24He．D.鈉離子（Na+）

例與練與電量成正比與比荷平方根成正比CA2、如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子到達(dá)N板的速度為v，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)N板的速度為2v

，則下述方法能滿足要求的是（）

A、使M、N間電壓增加為2U

B、使M、N間電壓增加為4U

C、使M、N間電壓不變，距離減半

D、使M、N間電壓不變，距離加倍

例與練MNUd+v與電壓平方根成正比B3、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=2.0×10-12kg、電量為q=-5.0×10-8C的帶電粒子，以初速度v0=3.0×103m/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）例與練A-v0Bq為負(fù)4、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？例與練mgmgqE對(duì)全過程由動(dòng)能定理：

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)。

帶電粒子做類似平拋運(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

勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）在垂直板面方向（沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向，y軸）做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。FX軸y軸2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)動(dòng)能定理：平行于板面方向:垂直于板面方向:動(dòng)力學(xué)基本公式：FX軸y軸ABU,m,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：利用同時(shí)性，在x軸：FX軸y軸U,m,該粒子射出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度θ:在y軸：利用同時(shí)性，在x軸：偏轉(zhuǎn)角度FX軸y軸U,m,例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出,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U1加倍,要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化,應(yīng)該（）A.使U2加倍B.使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C.使U2變?yōu)樵瓉淼谋禗.使U2變?yōu)樵瓉淼?／2倍·U1U2POA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.①②解：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).聯(lián)立①②兩式可得電子的偏移量③由此選項(xiàng)A正確．例2．電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng),然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(zhuǎn)角Φ變大的是（）·U1U2eA.U1變大,U2變大B.U1變小,U2變大 C.U1變大,U2變小D.U1變小,U2變小B解：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速①后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).電子離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角②聯(lián)立①②兩式得③故選項(xiàng)B正確．平拋運(yùn)動(dòng)不是分解速度，就是分解位移。例3．一束電子流在經(jīng)U1＝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＝1.0cm，板長(zhǎng)L＝5.0cm，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？dv0·UL解：電子在加速電場(chǎng)中加速過程中①②電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)過程中聯(lián)立①②兩式可得兩個(gè)極板上所加電壓的最大值瞬時(shí)速度是聯(lián)系兩個(gè)過程的橋梁。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v0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。AEV0h解⑴小球受重力、摩擦力和電場(chǎng)力作用向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理⑵小球最終停在水平面上，在整個(gè)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理小球向上運(yùn)動(dòng)的最大位移所以小球運(yùn)動(dòng)的最大路程TtuOU-UAB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=0時(shí)，一正離子以速度v0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。⑴.為保證正離子在d/2處離開電場(chǎng)，則交變電壓頻率應(yīng)滿足什么條件？⑵.欲