带电粒子在电场中加速

1、关于带电粒子在电场中加速第一张，PPT共四十页，创作于2022年6月带电粒子在电场中的运动有三种情况：静止直线运动（如匀速直线和变速直线）曲线运动（如平抛、圆周运动）第二张，PPT共四十页，创作于2022年6月解决带电粒子在电场中运动的基本思路：1明确研究对象，受力分析研究对象有两种： 基本粒子：如电子、质子、 粒子、正负离子等，受到的静电力一般远大于重力，通常情况下都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。 带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等，一般都考虑重力。2带电粒子在电场中加速、减速 先受力分析（重力、电场力、弹力、摩擦力） 再进行运动过程分析 选择恰当规律解题第三张，PPT共四十页，创作于2

2、022年6月解决带电粒子在电场中运动的基本思路：3运动轨迹和过程分析 带电粒子运动形式决定于：粒子的受力情况和初速度情况4解题的依据 力的观点：牛顿运动定律和运动学公式 能的观点：动能定理、能量守恒定律 例如：若质量为m、电荷量为q的带电粒子初速度为零，经过电势差为U的加速电场，由动能定理得， v= ； 若初速度为v0,则v=第四张，PPT共四十页，创作于2022年6月 在真空中的一对平行金属板，两板间的电势差为U，一个质量为m，带电量e的电子，由静止开始运动,计算从负极板运动到正极板时的速度。 mgUF第五张，PPT共四十页，创作于2022年6月例1如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点

3、，将质子和粒子分别从A点由静止释放，到达B点时它们速度大小之比为多少？第六张，PPT共四十页，创作于2022年6月当堂达标：A第七张，PPT共四十页，创作于2022年6月 跟踪训练1. 如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子q的初速度0恰与电场线方向相同，则带电粒子q在开始运动后，将( ) A沿电场线方向做匀加速直线运动 B沿电场线方向做变加速直线运动 C沿电场线方向做匀减速直线运动 D偏离电场线方向做曲线运动CqEmg第八张，PPT共四十页，创作于2022年6月mgqE解：(1)微粒受重力和电场力 的合力作用，沿AB做匀减 速直线运动第九张，PPT共四十页，创作于2022年6月第十张，PPT共

4、四十页，创作于2022年6月跟踪训练2如图所示，两块长均为L的平行金属板M、N与水平面成角放置在同一竖直平面，充电后板间有匀强电场。一个质量为m、带电量为q的液滴沿垂直于电场线方向射入电场，并沿虚线通过电场。下列判断中正确的是( ) A.电场强度的大小Emgcos/q B.电场强度的大小Emgtan/q C.液滴离开电场时的动能增量为-mgLtan D.液滴离开电场时的动能增量为-mgLsin ADmgqE第十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月第十二张，PPT共四十页，创作于2022年6月0t/sv0.040.02第十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月当堂达标答案题号12345

5、67答案DABCCCAAD第十四张，PPT共四十页，创作于2022年6月第十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月3如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置，它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上下列说法中正确的是A液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大C电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越短D定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长BDmgqE分析方法：运动的分解第十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月6. 有一个电子原来静止于平行板电容器的中间，

6、设两板的距离足够大，今在t=0开始在两板间加一个交变电压，使得该电子在开始一段时间内的运动的vt图线如图甲所示，则该交变电压可能是图乙中的哪些？图甲A第十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月 7如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是第十八张，PPT共四十页，创作于2022年6月8、如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没能到达B板,求AB间电势差的最小

7、值.解：对全过程应用动能定理， 得 mg(h+d)-qUmin=0 解得：Umin=第十九张，PPT共四十页，创作于2022年6月第二十张，PPT共四十页，创作于2022年6月第二十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月实验表明，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。如图所示，电子穿出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。第二十二张，PPT共四十页，创作于2022年6月如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：( )A.两板间距

8、越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大， 则电子到达Q板时的速度就越大C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关UPQFAC第二十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月 如图所示，A、B为平行金属板，两板相距d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两板板间的电压不变，则A、把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能返回B、把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由

9、下落后将穿过N孔继续下落C、把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能返回D、把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落PMNABdd第二十四张，PPT共四十页，创作于2022年6月PMNABddmgEqmg从P到N的过程中由动能定理得：mg2d-Eqd=0mg2d-Uq=0 当A板下移，从P到N的过程中，同理 质点到N点时，速度刚好为零。B、把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落所以，仍能返回第二十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月PMNABdd从P到N的过程中由动能定理得：hmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN0将穿过N

10、孔继续下落D、把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落答案：ACD第二十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月 例2： 如图所示，A板的电势UA0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则 A.若电子是在t0时刻进入的，它将一直向B板运动B.若电子是在tT/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上 C.若电子是在tT/4时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动 D.若电子是在t3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上 BAt/ s UB / v0U0-U0第二十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月

11、F=Eq=U0q/dF=maa= U0q/mdBAt/ s U/ v0U0-U0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/ s0v0-v0v/ m/s 若电子是在t0时刻进入的周期性运动第二十八张，PPT共四十页，创作于2022年6月Tt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在t T/8时刻进入的v / m/s周期性第二十九张，PPT共四十页，创作于2022年6月Tt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T

12、/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在t T/4时刻进入的v / m/s周期性第三十张，PPT共四十页，创作于2022年6月Tt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在t 3T/8时刻进入的v / m/s周期性第三十一张，PPT共四十页，创作于2022年6月带电粒子在电场中的直线运动分析方法： 图解法（周期性变化的电场） 确定研究对象，受力分析，状态分析 画出 a-t、v-t图第三十二张，PPT共四十页，创作于2022年6月AB 两个相距为d 的平行金属板,有正对着

13、的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压, 一质量为m,带电量为+q 的带电粒子,在t =0时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高）甲图U/vt/su-u乙图TT/2请画出粒子运动的 v-t 图线.第三十三张，PPT共四十页，创作于2022年6月AB甲图u /vt/s-U乙图T2Tt/s00v/m/sUT2T丙图问题：为使带电粒子到达B孔时速度最大， A、B间距应满足什么条件？ 画出速度图线能更清楚了解物体的运动情况 要使带电粒子到达B点时速度 最大，必须从A到B一直加速，即在 半个周期内 到达.解：设带电粒子在半个周期内的位移为S由题意知

14、：只要 Sd , 粒子出电场时速度可达最大. 有：第三十四张，PPT共四十页，创作于2022年6月问题：从v-t图上看，在t=(2n+1)T/2时刻粒子速度最大，是否本题有系列解？用W12=qU12计算电场力的功时,要注意W12和U12的对应关系.B甲图t/s-U乙图T2Tt/s00v/m/sUT2T丙图第三十五张，PPT共四十页，创作于2022年6月T2Tu /vt/s-U乙图0Uv/m/st/s0丙图例3:两个相距为d的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压, 一质量为m,带电量为+q的带电粒子,在t =T/4时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否

15、穿过B孔？（ t=0时刻A板电势高）AB甲图答：粒子在t=T/4时刻释放，如果在运动的第一个T/2内没有通过B孔,则就不能通过B孔. 不论A、B间距离多大，问带电粒子何时释放，带电粒子一定能通过B孔？带电粒子在T/4前释放，一定能通过B孔.第三十六张，PPT共四十页，创作于2022年6月 例4:两个相距为d=1.5 m的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压,u=1.08104V,交变电压的周期T=1.0106s, t=0时刻A板电势高，一质量为m,带电量为+q的带电粒子,在t=T/6时刻在A孔处无初速释放,带电粒子比荷q/m=1.0108C/kg,问:

16、粒子运动过程中将与某一极板相碰撞,求从开始运动到粒子与极板碰撞所用时间.AB甲图U/vt/su-u乙图TT/2第三十七张，PPT共四十页，创作于2022年6月t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3T/3T/3粒子在T/2时刻(即运动了T/3时间)速度 v=aT/3=2.4105m/s 向右位移s=(v/2) 2T/3=8102m简解：a= qU/dm =7.21011m/s2 粒子在运动的一个周期内向右运动8102m 然后再向左运动2102m 所以在一个周期内粒子位移向右,为x=610-2m粒子在T时刻(即运动了5T/6时间)速度 v=aT/6=1.2105m/s 反向位移s=(v/2) T/3=2102m是否=2.510-5s第三十八张，PPT共四十页，创作于2022年6月粒子在24个周期内运动