带电粒子在电场中的运动新1

1、,电子、质子、微小的带电油滴、离子、,带电微尘、带电小球等都叫带电粒子。,带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？,带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力,-,30,一个电子的质量是,0.91,10,kg,，它的,3,重力,G,大约为多少？当它位于,E=4,10,V/m,的电场中时受到的电场力,F,为多大？,G/F=,？,你会发现什么？,电子、质子、离子等带电粒子所受重力,一般远小于电场力，重力可以忽略（但有说,明或有明确的暗示除外）。重力势能就可以,不考虑。,注意：,忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量,而质量较大的带电尘埃、带电液滴、带电,油滴、带电小球等除有说明或有明确的暗示以,外，一般都不能

2、忽略重力。,思考与讨论,要使带电粒子在电场中只被加速而,不改变运动方向该怎么办,?,+,q,1,：,V,0,=0,仅受电场力,作用,2,：,V,0,0,仅受电场力,F,且,F,与,V,0,同向,F=qE,E,?,若,F,与,V,0,反向，带电,粒子怎么运动,?,下,面,我,们,来,研,究,电,场,对,带,电,粒,子,的,加,速,问,题,如下图所示：在真空中有一对平行金属,板，由于接上电池组而带电，两板间的电,势差为,U,。若一个质量为,m,，带正电荷,q,的,粒子，在静电力的作用下由静止开始从正,极板向负极板运动，试计算它到达负极板,时的速度。,d,q,U,v,t,-,+,解法一：,从动力学和

3、运动学角度分析粒子被加,速,qU,qU,a,=,F,/,m,?,F,=,qE,?,d,md,qU,2,qU,v,?,2,ax,?,2,?,d,?,md,m,2,t,?,2,qU,v,t,?,m,解法二：,从做功和能量的角度分析粒子被加速,?,E,?,E,?,E,?,E,k,k,2,k,1,k,2,只有电场力做功,根据动能定理得,1,2,W,?,qU,?,mv,t,2,?,2,qU,v,t,?,m,显然，用动能定理解题简便！,还有问题：,如果不是匀,强电,场，上面所得,的结果是否仍然适用？,由于电场力做功与场强是否匀强无关，,与运动路径也无关，上面公式仍适用！,例题,1.,炽热的金属丝可以,发射

4、电子。在金属丝和金,属板之间加以电压,U=2500V,，如右图，发射,出的电子在真空中加速后，,从金属板的小孔穿出，电,子穿出时的速度有多大？,设电子刚刚离开金属丝时,的速度为零。,1.9-2,解：,电荷量为,e,的电子从,金属丝移动到金属板。,两处的电势差为,U,，电势,能变化（减少）为,e U,.,电势能的变化全部转化,为电子的动能,。,1,2,qU,?,mv,t,2,7,1.9-2,所以,19,t,?,30,2,?,1,.,6,?,10,?,2500,2,eU,V,?,?,m/,m,0,.,9,?,10,?,3,.,0,?,10,m,/,s,结论,1,：,由于电场力做功与场强是,否匀强无

5、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。,思考与讨论,在重力场中，不同质量的物体具有相,同的加速度（,g,）。在电场中，不同的带电,粒子是否也具有相同的加速度呢？,刚才带电粒子是做直线运动的,如果,V,0,不为零，且方向与,F,的方向不在一条直线上，,它将怎么运动？,我们以特殊情况为例，即,V,0,与电场方向垂,直，带电粒子将怎样运动？,下面我们来探讨带电粒子的偏转,如右图，真空中一对,平行金属板分别带等,量异种电荷，一个电,d,子沿平行于板面方向,射入电场中，,+,+,+,+,+,+,v,F,v,0,-,-,-,-,-,-,l,带电粒子

6、只受静电力作用，且,V,0,与静电,力的方向互相垂直，这类似于我们以前学过,的什么运动呢？,平抛运动,平抛运动在水平方向和竖直方向分别可看,成什么运动？,那么带电粒子在平行于板面方向和垂直于,板面方向分别可看成什么运动？,思考：将一小球以初速度,V,0,水平抛出，,其水平射程为,l,，求着地瞬间的速度的大小,和方向。,你能类比得到带电粒子在电场中运动的,研究方法吗,?,例题,2.,如右图，两个,相同极板的长,l,=6.0,+,+,+,+,+,+,cm,，相距,d,=2cm,，极板,F,y,d,间的电压,U=200V,。一,-,q,v,0,个电子沿平行于板面,的方向射入电场中，,-,-,-,-,-,-,射入时的速度,7,V,0,=3.0,10,m/s,。,l,把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出,时沿垂直于板面方向偏移的距离,y,和偏转的角,度,。,分析,v,解：,飞行时间,t,=,v,y,x,v,F,v,0,0,0,y,d,F,Eq,qU,a,?,?,?,-,q,v,0,m,m,md,-,-,-,-,-,-,eUt,eUl,v,y,=at,?,?,md,mdv,0,l,1,2