帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第六章《靜電場(chǎng)》《帶電粒子在電場(chǎng)中

的運(yùn)動(dòng)》1．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

（平衡、加速和減速）⑴．若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例：帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?+++++++-------Eqmg分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F＝0，Eq=mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。1．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

（平衡、加速和減速）⑴．若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。⑵．若∑F≠0（只受電場(chǎng)力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。變速直線運(yùn)動(dòng)◎打入正電荷如圖,將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)電荷所帶的電量為q,板間場(chǎng)強(qiáng)為E,電勢(shì)差為U,板距為d,電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則：電場(chǎng)力所做的功為W=EqL=Uq粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為E=mv2/2由動(dòng)能定理有Uq=mv2/2或EqL=mv2/2對(duì)恒力◎若初速為v0，則上列各式又應(yīng)怎么樣？◎若打入的是負(fù)電荷初速為v0,將做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)情況可能如何,請(qǐng)同學(xué)們討論。

llllllvo1．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

（平衡、加速和減速）⑴．若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。⑵．若∑F≠0（只受電場(chǎng)力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。變速直線運(yùn)動(dòng)關(guān)于重力是否考慮的問(wèn)題1、題目明確了重力不計(jì)或不能忽略重力的情況2、題目未明確的情況下:a基本粒子如電子、質(zhì)子、離子等重力一般忽略b帶電顆粒如液滴、塵埃、小球等重力一般不能忽略例題1：如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電?，F(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電量為q的小球在B板下方距離為H處，以初速度V0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多少？hABV0H解：將動(dòng)能定理用于運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，由W=△E得-mg(H+h)-qUAB=0-mV2012整理可得UAB=m〔V2-2g(H+h)〕2q練習(xí)：如圖從F處釋放一個(gè)無(wú)初速度電子向B板方向運(yùn)動(dòng),指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)描述中,正確的是設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)均為UFADCB板時(shí)動(dòng)能的變化量為零

Ｄ電子在Ａ板與Ｄ板間作往返運(yùn)動(dòng)ＡＢＤ2．帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

（不計(jì)重力，且初速度vo⊥E，則帶電粒子將在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)）物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。【思考與討論】若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力∑F≠0，且與初速度方向有夾角不等于0°，180°，則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？曲線運(yùn)動(dòng)d++++++------2、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

lv0d-qφvv0v⊥φyl/2解：粒子vo在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有：L=vot①電子射出電場(chǎng)時(shí)，在垂直于電場(chǎng)方向偏移的距離為：y=at2/2②粒子在垂直于電場(chǎng)方向的加速度：a=F/m=eE/m=eU/md③由①②③得：④電子射出電場(chǎng)時(shí)水平方向的速度不變?nèi)詾関o，而豎直速度：⑤故電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)θ角為：⑥3．示波管的原理（1）示波器：用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。（3）原理：利用了帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線。小結(jié)：1、研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律（2）功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?、研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧（1）類比與等效電場(chǎng)力和重力都是恒力，在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比（2）整體法全過(guò)程法電場(chǎng)力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)．它們分別引起電荷電勢(shì)能的變化和重力勢(shì)能的變化，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中功能關(guān)系出發(fā)尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問(wèn)題往往能迅速找到解題入口或簡(jiǎn)化計(jì)算．二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)帶電粒子以初速度、V0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí):1、受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)僅受電場(chǎng)力且與V0垂直,故作類平拋運(yùn)動(dòng)2、處理方法:類比平拋運(yùn)動(dòng)3、基本公式:帶電粒子在各類電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)性質(zhì)取決于:(1)受力情況2初始狀態(tài)再由運(yùn)動(dòng)的有關(guān)規(guī)律和能量的有關(guān)規(guī)律來(lái)求解VVxVy------V0++++++U例3、