高二物理帶電粒子在電場中的運動

1、qFE BAABqUW F=qEqWUABBA復習復習引入引入 學習運用電場強度、電場力等學習運用電場強度、電場力等概念研究帶電粒子在電場中運動概念研究帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度、位移等物理時的加速度、速度、位移等物理量的變化量的變化; 學習運用電勢差、電場力做功學習運用電勢差、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運等概念研究帶電粒子在電場中運動時的能量的轉化動時的能量的轉化.帶電粒子在電場中帶電粒子在電場中要受到要受到哪些力哪些力的作用的作用?通常要受到通常要受到重力和電場力重力和電場力新授新授 一個電子的質量為一個電子的質量為0.9110- -30 kg, 電荷量電荷量e=1.6

2、10- -19 C，當它位于，當它位于E=5104V/m的電場的電場中時中時:受到的重力受到的重力G為多大？為多大？受到的電場力受到的電場力F為多大？為多大？F/G=？你會發(fā)現(xiàn)什么？你會發(fā)現(xiàn)什么？G=mg=910- -30NF/G=11015F=qE=810- -15N 電子、質子、離子等微觀電子、質子、離子等微觀帶電粒子帶電粒子所受所受重力一般遠小于電場力，重力一般遠小于電場力，重力可以忽略重力可以忽略（有（有說明或暗示除外）。說明或暗示除外）。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的質量3、帶電體、帶電體：是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示：是否考慮重力，要根

3、據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定或運動狀態(tài)來判定.1、微觀微觀帶電粒子帶電粒子：如電子、質子、離子等如電子、質子、離子等. . 帶電粒子所受重力一般遠小于電場力帶電粒子所受重力一般遠小于電場力， 一般都一般都不考慮重力不考慮重力( (有說明或暗示除外有說明或暗示除外).).2、宏觀宏觀帶電微粒帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃：如帶電小球、液滴、塵埃等等. 一般都一般都考慮重力考慮重力( (有說明或暗示除外有說明或暗示除外).).帶電體帶電體一般可分為兩類：一般可分為兩類：帶帶電電粒粒子子在在電電場場中中受受電電場場力力產(chǎn)產(chǎn)生生加加速速度度使使速速度度變變化化利用電場利用電場 使使帶電粒子帶電粒子加加

4、速速偏偏轉轉+ +_UUE加速加速勻速勻速勻速勻速+qmV0V=?1、加速直線運動、加速直線運動1、動力學觀點：、動力學觀點： ABUdE+Fv由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：mFa mdqU由運動學公式：由運動學公式：adv202adv2mqU2mqUv2初速度初速度不不為零為零呢？呢？只適用于只適用于勻強電場勻強電場一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速電場力電場力: :F=qEdqUmqUvv2202、能量觀點：、能量觀點： ABUdE+v由動能定理：由動能定理：0212mvW221mvqUmqUv2適用于適用于任何電場任何電場一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速電場力做功電場力做功:W=

5、qU速度速度v與電勢差與電勢差U、比荷、比荷q/m的平方根成正比的平方根成正比 與距離與距離d無關無關初速度初速度不不為零為零呢？呢？用用動動能能定定理理解解題題簡簡便便221mvqU U+-qd 電場力電場力: :dUqqEF 加速度加速度: :dmqUmFa 末速度末速度: :mqUv2一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速 小結小結1、動力學觀點：、動力學觀點： 運行時間運行時間: :qUmdt22、能量觀點：、能量觀點： 電場力做功電場力做功: :W=qU解解:根據(jù)動能定理得根據(jù)動能定理得:emeUv2sm/1091. 02500106 . 123019sm/1037 例題例題1：熾熱的

6、金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板間加以電壓絲和金屬板間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？子穿出時的速度有多大？設電子剛離開金屬絲設電子剛離開金屬絲時的速度為零。時的速度為零。221mvqU 下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加的電場加速后，速后，哪種粒子動能最大哪種粒子動能最大 （ ） 哪種粒子速度最大哪種粒子速度最大 （ ） A質子質子11H B.氘核氘核12H C.粒子粒子24He D.鈉離子（鈉離子（Na+） 例

7、與練例與練mqUv2qUmvEk221與與電量電量成正比成正比與與比荷平方比荷平方根根成正比成正比CA如圖所示，如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質量為平行金屬板，質量為m、電量為、電量為+q的帶電粒子，的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進入電場，當以極小的初速度由小孔進入電場，當M、N間電間電壓為壓為U時，粒子到達時，粒子到達N板的速度為板的速度為v，如果要使這，如果要使這個帶電粒子到達個帶電粒子到達N板的速度為板的速度為2v ，則下述方法能，則下述方法能滿足要求的是滿足要求的是 （ ）A、使、使M、N間電壓增加為間電壓增加為2U B、使、使M、N間電

8、壓增加為間電壓增加為4U C、使、使M、N間電壓不變，距離減半間電壓不變，距離減半 D、使、使M、N間電壓不變，距離加倍間電壓不變，距離加倍 例與練例與練MNUd+mqUv2v與與電壓平方電壓平方根根成正比成正比B如圖所示的電場中有如圖所示的電場中有A、B兩點，兩點，A、B的電勢的電勢差差UAB100V，一個質量為，一個質量為m=2.010- -12kg、電電量為量為q=- -5.010- -8C的帶電粒子，以初速度的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由由A點運動到點運動到B點，求粒子到達點，求粒子到達B點點時的速率。（不計粒子重力）時的速率。（不計粒子重力）例與練例與練A A-v0

9、B BABABqUW2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq為為負負例與練例與練mgmgqE對全過程由動能定理：對全過程由動能定理：0)(qUdhmgqdhmgU/ )( qddhmgdUE)( 帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向射入電場。帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向射入電場。 帶電粒子做類似平拋運動。帶電粒子做類似平拋運動。（1）在沿平行板面方向（垂直電場強度方向，）在沿平行板面方向（垂直電場強度方向，x軸）做軸）做 勻速直線運動。勻速直線運動。（2）在垂直板面方向（沿電場強度方向，）在垂直板面方向（沿電場強度方向，y軸）做軸）做 初速

10、度為零的勻加速直線運動。初速度為零的勻加速直線運動。FX軸軸y軸軸2、帶電粒子的偏轉、帶電粒子的偏轉動能定理：動能定理：平行于板面方向平行于板面方向:垂直于板面方向垂直于板面方向:0lv t212yatyvat0tanyvv動力學基本公式：動力學基本公式：madUqmaqE或FX軸軸y軸軸202AB2121qU mvmv ABU,m,該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離該粒子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y:202)v( qU2121lmdatymdqUmqEamaqE在在y軸：軸：利用同時性，在利用同時性，在x軸：軸：0vlt FX軸軸y軸軸U,m,該粒子射出電場時偏轉的角度該粒

11、子射出電場時偏轉的角度:0vlt 在在y軸：軸：利用同時性，在利用同時性，在x軸：軸：偏轉角度偏轉角度200tanmdvqUlvvy0 vvlmdqUatyFX軸軸y軸軸U,m,mdqUmqEamaqEU1U2PO212UU 20121mvqU 20222221mdvxqUatydUxUy1224U1U2e20121mvqU 2020tanmdvLqUvvydULU122tan平拋運動不是分解速度，就是分解位移。dv0ULVVULdU400500005. 001. 02222122220121mveU 202212vLmdeUd瞬時速度是聯(lián)系兩個過程的橋梁。例例4 4一根粗細均勻的直桿，豎直固

12、定在水平面上，置一根粗細均勻的直桿，豎直固定在水平面上，置于豎直向上的勻強電場中，場強為于豎直向上的勻強電場中，場強為E E，桿上套著一個質，桿上套著一個質量為量為m m、電量為、電量為-q-q的小球，小球在桿上滑動時受到的摩的小球，小球在桿上滑動時受到的摩擦力為擦力為f f，小球在高出水平面，小球在高出水平面h h的的A A 處以初速度處以初速度v v0 0豎直向豎直向上彈出，設豎直桿足夠長，小球與水平面碰撞時無能量上彈出，設豎直桿足夠長，小球與水平面碰撞時無能量損失，小球與桿、水平面絕緣損失，小球與桿、水平面絕緣. .求小球向上的最大位移求小球向上的最大位移X X 以及最大的路程以及最大的路程s s。AEV0h20210)(mvxqEfmg)(220qEfmgmvx20210mvfsqEhmghfmvhqEmgs2)(220TtuOU- UAB例5有一對長