9带电粒子在电场中加速.ppt

9 带电粒子在电场中的运动 1 a F合 m 注意是F合 2 3 W合 Ek Ek2 Ek1 注意是合力做的功 4 W F Lcos qELcos 恒力 匀强电场 W qU 任何电场 5 平抛运动的相关知识 带电粒子在电场中运动时是否要考虑重力 微观带电粒子 如电子 质子 离子 粒子等 带电液滴 带电小球等 小结 不计重力 应考虑重力 除非题目明确指出不计重力 只有带电粒子的重力远小于静电力时 重力才能忽略 但是质量不能忽略 2 带电粒子的加速 问题1 要使带电粒子在电场中只被加速而不改变方向应该怎么办 方案1 方案2 v0 0 粒子仅受电场力 v0 0 粒子仅受电场力且电场力的方向与v0同向 推导方案1 v0 0 粒子仅受电场力就会做加速运动而不改变方向 方法一 运动学 先求带电粒子的加速度 再根据vt2 v02 2ad v0 0当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为 方法二 功能关系 由动能定理得 到达另一板时的速度为 推导方案2 v0 0 粒子仅受电场力 电场力的方向应同v0同向 方法一 运动学 先求带电粒子的加速度 再根据vt2 v02 2ad v0 0当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为 方法二 功能关系 由动能定理得 到达另一板时的速度为 只适用匀变速直线运动 匀强电场 W qU不仅适用匀强电场 也适用非匀强电场 应用程度更高 例1 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压U 两板间有一带正电荷q的带电粒子 它在电场力的作用下 由静止开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速度有多大 不考虑粒子的重力 方法一 运动学 先求带电粒子的加速度 再根据vt2 v02 2ad v0 0当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为 方法二 功能关系 解 设粒子到达负极板的速度为V 根据动能定理得 到达另一板时的速度为 只适用匀变速直线运动 匀强电场 W qU不仅适用匀强电场 也适用非匀强电场 一 带电粒子在电场中加速的解题思路 1 先判断是什么电场 2 分析带电粒子的受力情况 3 明确带电粒子的运动情况 4 再列式求解 1 在匀强电场中 1 牛顿第二定律与运动规律综合处理 vt2 v02 2ax 2 应用能量 动能定理 的观点分析问题 2 在非匀强电场中应用能量 动能定理 分析问题 例1变形 如图所示 在真空中有一对平行金属板 两板间加以电压U 两板间有一带正电荷q的带电粒子 它在电场力的作用下 以初速度V0开始从正极板向负极板运动 到达负板时的速度有多大 不考虑粒子的重力 方法一 运动学 先求带电粒子的加速度 再根据vt2 v02 2ad v0 0当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为 方法二 功能关系 由动能定理得 到达另一板时的速度为 小结 利用电场使带电粒子加速 初速度为零时 初速度不为零时 例2 实验表明 炽热的金属丝可以发射电子 在炽热金属丝和金属板间加以电压U 2500V 从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后 从金属板的小孔穿出 电子射出后的速度有多大 设电子刚从金属丝射出时的速度为零 电子的质量为0 91 10 30kg 电子的电荷量e 1 6 10 19C 解 设电子射出后的速度为V 根据动能定理有 得 图2 非匀强电场 不能用匀变速直线运动公式求解 练习2解 保持两板间电压不变 即U不变 电子到达B板时 根据动能定理有当增大两板间距离时 A V不变B 动能C D 练习3解 经同一电场加速U不变 根据动能定理有 1 如图所示 一个电子 质量为m 电荷量为e 以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场 已知匀强电场的场强大小为E 不计重力 问 1 电子在电场中运动的加速度 2 电子进入电场的最大距离 3 电子进入电场最大距离的一半时的动能 1解 电子受力分析如图所示 1 电子在电场中的加速度 2 设电子进入电场的最大距离为d 此时速度为0 根据动能定理有 3 设电子进入电场最大距离的一半时的动能为EK eE 初 末 带电粒子的加速小结 1 运动学分析 带电粒子沿电场线平行方向进入电场 F与V在同一直线上 做变速运动 如果是匀强电场 则做匀加速或匀减速运动 2 功能关系分析 粒子只受电场力作用 动能变化量等于电势能变化量 2 如图所示 电场中A B两点相距为d 电势差为UAB 一个质量为m 电量为q的带电粒子 以初速度v0由A点运动到B点 求粒子到达B点时的速率 不计粒子重力 解 设粒子到达B点时的速率为V 根据动能定理有 3 如图所示 M N是在真空中竖直放置的两块平行金属板 质量为m 电量为 q的带电粒子 从静止开始从 板向 板运动 当M N间电压为U时 粒子到达N板的速度为v 如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v 则下述方法能满足要求的是 A 使M N间电压增加为2UB 使M N间电压增加为4UC 使M N间电压不变 距离减半D 使M N间电压不变 距离加倍 v与电压平方根成正比 拓展 2011 福建 反射式速调管是常用的微波器件之一 它利用电子团在电场中的振荡来产生微波 其振荡原理与下述过程类似 如图所示 在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场 一带电微粒从A点由静止开始 在电场力作用下沿直线在A B两点间往返运动 已知电场强度的大小分别是E1 2 0 103N C和E2 4 0 103N C 方向如图所示 带电微粒质量m 1 0 10 20k