带电粒子在电场中

带电粒子在电场中第一页，共十一页，2022年，8月28日（1）处理带电粒子在电场中运动的一般步骤:①分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否应该考虑重力，电场力是否恒定等。②分析带电粒子的初始状态及条件，确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。③建立正确的物理模型，确定解题途径是用动力学，或动能定理，或是两者结合使用。④利用物理规律或其他手段（如几何图形）找出各物理量间的关系，建立方程组。第二页，共十一页，2022年，8月28日（2）带电粒子在电场中运动判断与分析例1:如下图所示，在匀强电场E中，一带电粒子-q的初速度v0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运动B.沿电场线方向做变加速运动C.沿电场线方向做匀减速运动D.偏离电场线方向做曲线运动①带电粒子在电场中的直线运动第三页，共十一页，2022年，8月28日②带电粒子在电场中的曲线运动(类平抛运动)例2:如下图所示，两平行金属板间有匀强电场，场强方向指向下板，一带电量为-q的粒子，以初速度v0垂直电场线射入电场中，则粒子在电场中所做的运动可能是（）A.沿初速度方向做匀速运动B.向下板方向偏移，做匀变速曲线运动C.向上板方向偏移，轨迹为抛物线D.向上板偏移，轨迹为一段圆弧第四页，共十一页，2022年，8月28日（3）研究带电粒子在电场中运动的方法例3:如下图所示，一个质量为m，带电量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v0时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v0/2，仍能恰好穿过电场，则必须再使（）A.粒子的电量变为原来的1/4B.两板间电压减为原来的1/2C.两板间距离增为原来的4倍D.两板间距离增为原来的2倍①运用牛顿定律研究带电粒子在电场中运动

第五页，共十一页，2022年，8月28日②运用动能定理研究带电粒子在电场中运动例4:如下图所示，质量为m，电量为e的电子，从A点以速度v0垂直场强方向射入匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角，则A、B两点间的电势差是多少？v0A●●Bv第六页，共十一页，2022年，8月28日(4)带电粒子在匀强电场与重力的复合场中运动例5：如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10－6C，质量m=1.0×10－2kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2．取g=10m/s2)(1)小球B开始运动时的加速度为多大?(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大?(3)小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61m时，速度为v=1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少?第七页，共十一页，2022年，8月28日（6）圆周运动问题

例6：如图所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与环面平行。一电量为+q、质量为m的小球穿在环上，可沿环作无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，试计算：（1）速度vA的大小；（2）小球运动到与A点对称的B点时，对环在水平方向的作用力。第八页，共十一页，2022年，8月28日练习：如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能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θ变大的是()A.U1变大、U2变大 B.U1变小、U2变大C.U1变大、U2变小 D.U1变小、U2变小U2-——+U1－＋第九页，共十一页，2022年，8月28日练习：真空中的某装置如图所示,其中平行金属板A、B之间有加速电场,C、D之间有偏转电场,M为荧光屏.今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上.已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4,电荷量之比为1∶1∶2,则下列判断中正确的是（）A.三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4第十页，共十一页，2022年，8月28日高考实战：（2010天津）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O’O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。设一个质量为m0