带电粒子在电场中加速运动(精品课)

1、 第一章第第一章第9节节 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动知识回顾：知识回顾：l1 牛顿第二定律公式？牛顿第二定律公式？l2 匀变速直线运动的运动学匀变速直线运动的运动学公式有哪些？公式有哪些？l3 求电场力做功的方法有哪求电场力做功的方法有哪些？些？l4 动能定理的表述动能定理的表述l和公式是什么？和公式是什么？ma合F202t200v-vax2at21tvxatvv合外力的功合外力的功等于等于动能的变化量动能的变化量12KKKEEEW合PBPAABABABEEWqULEFLWABWcosqcos带电粒子在电场中的运动（一）带电粒子在电场中的运动（一）直直 线线 运运 动动学习目

2、标：学习目标：l1 会分析带电粒子在电场中的运动性质。会分析带电粒子在电场中的运动性质。l2 掌握掌握带电粒子在加速电场中的带电粒子在加速电场中的运动规律和特运动规律和特点。点。预习预习“带电粒子的加速带电粒子的加速”部部分分思考：思考：（1）带电粒子）带电粒子+q处于匀强电处于匀强电场中，这个粒子将做场中，这个粒子将做 什么运什么运动？（不计重力）动？（不计重力）E+F（2）+q粒子以速度粒子以速度v0平行电平行电场线进入匀强电场，粒子将做场线进入匀强电场，粒子将做什么运动？什么运动？v0E+F初速为初速为0的的匀加匀加速直线运动速直线运动匀加速直线运动匀加速直线运动（3）带电粒子）带电粒子

3、+q以速度以速度v0逆着电场线进入匀强逆着电场线进入匀强电场，粒子将做什么运动？电场，粒子将做什么运动？l匀减速直线运动匀减速直线运动E+v0F结论：结论：当带电粒子的速度与电场线共线时粒子当带电粒子的速度与电场线共线时粒子做什么性质的运动？做什么性质的运动？当带电粒子的当带电粒子的速度与电场线共线速度与电场线共线时，粒子做时，粒子做匀变匀变速直线运动。速直线运动。一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 qUm+_ d d如图所示，在真空中有一对平行金属如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加电压板，两板间加电压U，板间距离为，板间距离为d。一个质量为一个质量为m带正电的带正电的q的粒子以速

4、度的粒子以速度v0沿平行电场线的方向从沿平行电场线的方向从A板出发，板出发，（不计重力）。（不计重力）。求求（1）加速度加速度a=？ （2）到达）到达B板的时间板的时间t=？ （3）到达）到达B板的速度板的速度v=?AB（1）粒子的加速度）粒子的加速度a=？qFdUEqmdqUmFa（2）粒子运动到）粒子运动到B板的时间板的时间t=？2020tmd2qtvat21tvdU求求t即可。即可。如果如果v0=0呢？呢？即可。求t221d22tmdqUat （3）粒子到达）粒子到达B板是的速度板是的速度v=？解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解2

5、0202vvvvadat202vmqUv202mv21-mv21qU202vmqUv如果如果v0=0呢？呢？m2qUv 电荷在电场中直线运动的分析思路：电荷在电场中直线运动的分析思路：（1）正确的受力分析。）正确的受力分析。重力：重力：基本粒子基本粒子，如电子，质子，如电子，质子， 粒子，正负离子等，除有说粒子，正负离子等，除有说明或暗示以外，均不考虑重力。明或暗示以外，均不考虑重力。 宏观带电体宏观带电体，如液滴，小球等除有说明或者暗示以外，一般，如液滴，小球等除有说明或者暗示以外，一般要考虑重力。要考虑重力。 题中没有任何说明的，有时要比较题中没有任何说明的，有时要比较F电电与与G的大小，

6、有时要根据的大小，有时要根据题意自己判断。题意自己判断。（2）判断加速度）判断加速度a的情况（由的情况（由F合合=ma求）求）当当a=0运动性质有：静止或匀速直线运动；运动性质有：静止或匀速直线运动；当当a为定值则为匀变速运动（为定值则为匀变速运动（a与与v共线为直线，共线为直线，a与与v不共线则为不共线则为曲线）。曲线）。（3）选择公式列方程，求解。）选择公式列方程，求解。 例题例题1：实验表明，炽热的金属丝可以发射电：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，从炽热金属丝发射出的电子在

7、真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出中被加速后，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后的速度有多大？（设电子刚从金属丝射出时的速度为零。）的速度为零。）- U +金属丝 金属板VE电子的质量为电子的质量为0.9110-30 kg，电子的电荷量电子的电荷量e=1.610-19 C解：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀解：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀强电场，但仍可用强电场，但仍可用 可得可得 代入数据得：代入数据得：v=3.0107 m/s2eUvm2102WeUmv思考题思考题如果两极板间不是匀强电场，如果两极板间不是匀强电场， 此公式还能用吗？为什么？

8、此公式还能用吗？为什么？由于电场力做功与场强是否匀由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，强无关，与运动路径也无关，此种方法仍适用！此种方法仍适用！任何电场都适用且任何电场都适用且v0=0m2qUv 221qUmv典型例题典型例题如图所示如图所示,水平放置的水平放置的A、B两平行两平行金属板相距金属板相距h，上板，上板A带正电，现有质量为带正电，现有质量为m、带电量为带电量为+q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以处，以初速度初速度v0竖直向上从竖直向上从B板小孔进入板间电场，板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到欲使小球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差。ABh

9、Hv0l 思路分析思路分析 小球在小球在B B板下方时，只受重力，做竖直板下方时，只受重力，做竖直上抛运动，进入电场后，受到向下的重力和向下上抛运动，进入电场后，受到向下的重力和向下的电场力作用，匀减速到达的电场力作用，匀减速到达A A板。板。全过程应用动能定理。全过程应用动能定理。-mg（h+H）+qUBA=0-m v02/2 而而UAB=-UBA解得：解得：UAB= m v02/2q- mg（h+H）/qABhGGF电电v0H练习练习 1.电子的电荷量为电子的电荷量为e，质量为，质量为m。以速度。以速度v0 沿着沿着电场线射入场强为电场线射入场强为E的匀强电场中，如图所示，的匀强电场中，如图所示，电子从电子从A点入射到点入射到B点速度为点速度为0，则，则A，B两点间两点间的电势差是多少？的电势差是多少？A,B间的距离是多少？间的距离是多少？emvemvmv221U21-0eU2020AB20ABEABv0解：从解：从A到到B运用动能定理有：运用动能定理有：EEUUE