高二物理带电粒子在电场中的运动

1、学习运用电场强度、电场力等 概念研究带电粒子在电场中运动 时的加速度、速度、位移等物理 量的变化；学习运用电势差、电场力做功 等概念研究带电粒子在电场中运 动时的能量的转化.蛊斑带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？通常要受到重力和电场力一个电子的质量为0.91x10 30 kg,电荷量 e=1.6xlO19C f 当它位于E=5xlO4V/m的电场 中时：受到的重力G为多大？ G=mg=9 X1030N受到的电场力F为多大？ F=qE=8xlO15NF/G= ?你会发现什么？ F/G=l X1015电子、质子、离子等微观带电粒子所受重力一般远小于电场力 重力可以忽略（有说明或暗示除外）O注意:

2、忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量带电体一般可分为两类：1、微观带电粒子：如电子、质子、离子等. 带电粒子所受重力一般远小于电场力， 一般都不考虑重力（有说明或暗示除外）.lTV me2xl.6xl0_19x2500 ,mis0.91x10= 3xl07m/s(C )(A )B 氟核HD钠离子(Na+)1.下列粒子由静止经加速电压为U的电场加 哪需诫子动能最大 哪种粒子速度最大A.质子JH.Ca粒子/He.Ek = mv2 = qU与电量成正比丿与比荷平方l根成正比丿2 /2、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平 存金属板，质量为m、竜量为+q的带电粒子，以 极小的初速度由小孔进入电场，

3、当M、N间电压 为U时，粒子到达N板的速度为卩，如果要使这个 带电粒子到达N板的速虞为2卩,则下述方法能满 足要求的是（B ）N间电压增加为2UA、使M、B、使M、C、使M、D、使M、m根成正比JN间电压增加为4U N间电压不变，距离减半 N间电压不变，距离加倍3、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB = 100V, 一个质量为m=2.0X10 12kg 电量为q=-5.0X10-8C的带电粒子，以初速度=3.0 X 103m/s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）TT712121 2 1 2 =mv mvnWab=QUabqUab q为负:.V =qU a

4、r 2j=2xlOM/s2 24、如图所示A、B为平行金属板电容器，两板间 的距离为d,在A板的缺口的正上方距离为h的P 处，有一静止的、质量为m、带电量为+q的液滴 由静止开始自由落下，若要使液滴不落在B板上, 两板间的电压U至少为多大？两板间场强E至少 为多大？n 1:mgQ (qE Al 2对全过程由动能定理:mg(h + d)-qU -0U = mg(h + d)/ qE _U_mgh + dqdd2.带电粒子的偽转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向射入电场Ody轴带电粒子做类似平抛运动。(1)在沿平行板面方向(垂直电场强度方向，x轴)做(2)在垂直板面方向(沿电场强度方向，y轴)做动力

5、学基本公式:平行于板面方向：I Vt垂直于板面方向:qE 二 血。或 q-ma d1 2(y-at2vy= atVvj tan 0 =亠2动力学基本公式:2动力学基本公式:动能定理:quAB= -mv22一”该粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y：在y轴：qE = maqEa qUmd利用同时性，在X轴：t =Vo例仁静止的电子在加速电压5的作用下从0经P板的小孔在y轴：qE = mau,qEqUmd利用同时性，在x轴： =qU Iv = at =md v0八VvqUl偏转角度tan = 一射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的 作用下偏转一段距离.现使比加倍，要想使电子的

6、运动轨迹不发生变化应该（A ）A. 使加倍B. 使变为原来的4倍C. 使变为原来的V2倍D. 使直变为原来的1 /2倍解：电子先经加速电场加速后进入偏转电吗做类平抛运动.”冷诚豔TJ x1联立两式可得电子的偏移量歹=竺（3）4UJ要使电子的轨迹不变则应使电子进入偏转电场后.任一水平位移x所对应的侧移距离y不变.U2 oc 5由此选项A正确.例2电子在电势差为5的加速电场中由静止开始运动, 然后射入电势差为E的两块平行板间的匀强电场中，在 满足电子射出平行板区的条件下，下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是（B ）A、4变大匕变大B、5变小,匕变大Iu21C、4变大,匕变小D、5变小,匕变

7、小 _解：电子先经加速电场加速1 9UJ后进入偏转电场做类平抛运动、电子离开电场时的偏转角qU=-mvl qu?L v平拋运动不是 分解速度，就 是分解値穆。tan 二一v0 mdvQ联立两式得tan =2U、d故选项B正确.例3. 束电子流在经5=5000V的加速电压加速后，在 距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所 示，若两板间距d = 1. Ocms板长L=5. Ocm,那么，要使 电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?解：电子在加速电场中加速过程中电子在偏转电场中做类平抛运动过程中V md丿VoJd2212瞬时遠 度是联2x0.0120.052x5000V = 4

8、00V过程的联立两式可得两个极板上所加电压的最大值 兼衙个例4一根粗细均匀的直杆，竖直固定在水平面上，置 于竖直向上的匀强电场中，场强为E,杆上套着一个质 量为m、电量为-q的小球，小球在杆上滑动时受到的摩 擦力为f,小球在高出水平面h的A处以初速度V。竖直向 上弹出，设竖直杆足够长，小球与水平面碰撞时无能量 损失，小球与杆、水平面绝缘求小球向上的最大位移X 以及最大的路程s。解小球受畫力、摩擦力和电场力作用向上做tV0匀减速亶銭运就根据动能字理-(mg + f + qE)x = 0-mvlX 777777777772(mg +f + qE)Et小球向上运动的最大位移小球最终停在水平面上丫在整个过程中，根据动能定理mgh+qEh-fs = O-mvo 2(mg+qE)h+ mVg s 二所以小球运动的最大程c c 丄2|U1I 1t1 1 1111 q-J亠 U O正离子程垂直于商板 方向做机犍振动遠样 周期涯运动。例5.有一对长为L、相距为d的水平放置的金属板A、B, 在两极板间加如图所示的交变电压。t二0时，一正离子以 速度V。从d/2处平行于金属板进入电场，然后从电场中飞 出。为保证正离子在d/2处离开电场，则交变电压频 率应满足什么条件？欲使正离子离开电场时速度与初 速度相同，交变电压的频率应满足什么条件？ 解：(1废使正离子从d/2处离人开电场，耍求它在