带电粒子在电场中运动

1.9带电粒子在电场中的运动

【课前准备】带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。(忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量)

带电微粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。

某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。【知识介绍】带电粒子在电场中最简单的运动模型：1、直线加速：电场力产生加速度，且加速度的方向与速度方向在同一直线上。2、曲线偏转：电场力产生加速度，但加速度的方向与速度方向不在同一直线上。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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速1、受力分析:

水平向右的电场力

F＝Eq=qU/d2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。F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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速F解法一运用运动学知识求解如图所示，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）qUm+_带电粒子的加速d一、带电粒子的加速F解法二运用能量知识求解

如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？

由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！思考:若粒子的初速度为零,则:若粒子的初速度不为零,则:

例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压U=2500V，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。解:电子电荷量为e,根据动能定理可得

结论：

由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。(不计粒子的重力)二、带电粒子的偏转1、受力分析：2、运动规律分析:粒子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d粒子作类平抛运动。UL++++++------Y

dY′

v0qUL++++++------Y

dY′

v0qx方向：匀速直线运动Y方向：初速度为零的匀加速直线运动v0y离开电场时的偏转角：离开电场时偏转量：思考题：如果把末速度反向延长与图中的虚线相交，交点的位置有什么特点？vvyΦ

解:电子进入偏转电场后,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动.加速度所以偏移距离所以偏移角度粒子在与电场平行的方向上做

初速为零的匀加速运动结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题粒子在与电场垂直的方向上做

匀速直线运动

让质子、、的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场偏转，要使它们的偏转角相同，则这些粒子必须具有相同的()A.初速度B.初动能C.初动量D.质量B

三个α粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入同一偏转电场,出现了如图所示的轨迹,由此可以判断()A.在b飞离电场的同时,a刚好打在其极板上B.b和c同时飞离电场C.进入电场时,c的速度最大,a的速度最小D.动能的增加值c最小,a和b一样大ACDabc

如图所示,相距为d长度为l的平行板AB加上电压后,可在A、B之间的空间中产生电场,在A、B左端距AB等距离处的O点,有一电量为+q质量为m的粒子以初速度V0沿水平方向(与A、B板平行)射入.不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为()A.B.C.D.AVo++++++++--------dABOC

如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离就变为原来的()A.2倍B.4倍C.倍D.倍CUVo小结1．受力分析．（1）对于电子、质子、离子、α粒子等，一般不考虑重力；（2）对于带电的颗粒，带电小球、液滴、油滴、尘埃等