带电粒子在电场中的运动.pptx

1、带电粒子在电场中的运动,浏阳一中：杨远庆,课后综合加能：,一、常见带电粒子,（1）基本粒子：,电子（ 粒子）：带电量为-e，质量为9.10910-31kg,质子：相当于氢核，带电量为e，质量为1.6710-27kg，相对原子质量为1,粒子：相当于一个氦原子核，带电量为2e，相对原子质量为4,一般情况下可忽略重力（万有引力）,（2）带电粒子：,带电液滴、带电尘埃、带电小球等,一般情况下不可忽略重力（万有引力）,二、带电粒子在电场中的直线运动,粒子做直线运动的条件：,合外力与速度共线,对带电粒子而言，忽略重力的影响，粒子做直线运动的条件是：速度平行于电场线方向,注：通常所说的带电粒子主要指的是微观

2、粒子，如电子、质子、粒子等.其重力可以忽略，但带电微粒如尘埃、液滴及小球等无特殊说明一般都必须考虑其重力影响,1、运动状态分析：,2、速度分析：,（1）从动力学角度：,加速度：,速度与位移：,若v0=0且x=d，则：,（2）从功能角度：,电场力做功：,动能定理：,若v0=0，则：,基本思路：先判断是什么电场，分析物体受力情况及运动性质。 1.在匀强电场中 (1)牛顿第二定律与运动规律综合处理; (2)应用能量（动能定理）的观点分析问题； 2.在非匀强电场中 应用能量(动能定理）分析问题.,例1：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U=2500V，从炽热金属丝发射出

3、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。,- U +,金属丝 金属板,V,E,电子的质量为0.9110-30 kg，电荷量e=1.610-19 C,例2：如图所示，在真空室中有两个水平的金属板，两板间的距离为h.有一个质量为m的小油滴，带电量为q,自上极板的下表面处由静止开始自由下落，当它运动到两极板间的中央位置时，给两极板加电压，使小油滴受到向上的力.求 （1）电压等于多大时才能使小油滴在刚好接近下极板时开始向上运动 （2）若两极板构成的电容器的电容为C，求在满足条件（1）的情况下求该电容的带电量.,h,m,q,三、带电粒子在电场

4、中的偏转,带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入两平行板间，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做类平抛运动（轨迹为抛物线）,1、运动状态分析：,2、研究方法：,初速度方向：,电场力方向：,匀速直线运动,匀变速直线运动,-q,y,垂直电场方向：匀速直线运动,沿电场方向：初速为零的匀加速直线运动,m,U,d,L,垂直电场方向:,沿电场方向:,运动分析,vt2=v02+vy2,=?,做类平抛运动,vx=v0,L =v0t,例3： 如图所示一电子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直电场方向射入的电场，两极板的长度为L=6.0cm，相距d=2cm，极板间电压U=200V.求 1）电子射出电场

5、所用时间？ 2）电子射出电场时沿垂直板面方向偏移的距离y。 3）电子离开电场时偏转的角度,v0,-q,m,U,L,处理电偏转问题的基本思路: 1.运动的合成与分解; 2.能量观点(动能定理）.,对于匀强电场则常用,变式训练：如图所示，水平放置的两平行金属板，板长为L=1.0m，板间距离d=0.06m，上板带正电，下板带负电，两板间有一质量为m=0.1g、带电量为q=-410-7C的微粒沿水平方向，从两板中央处以v0=10m/s的初速度射入匀强电场，要使带电微粒能穿出极板，求两极板间电压值所应满足的条件（不计空气阻力,g=10m/s2）,提示：粒子可能从上半部分飞出，也可能从下半部分飞出,让一价

6、氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分为三股？请说明理由。,带电粒子在电场中偏转的五个重要推论,（1）粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线相交于一点，此点平分沿初速度方向的位移,v0,-q,m,v,（2）位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切的1/2，即tan =2tan ,v0,-q,m,v,（3）以相同的初速度进入同一偏转电场的带电粒子，不论m、q是否相同，只要q/m相同，即比荷相同，则偏转距离y和偏转角相同,v0,-q,m,v,y,（4）若以相同的初动能Ek0进入同一偏转电场的带电粒子，不论m是否相同，只要q相同，则偏转距离y和偏转角相同,v0,-q,m,v,y,（5）不同的带电粒子经同一加速度电场加速后（即加速度电压相同），进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角相同,v0,-q,m,v,y,U0,如图所示，初速度为零的电子在电势差为U1的电场中加速后垂直进入