1、 帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動 U1 + + +v v0 0v v帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？帶電粒子在電場中要受到哪些力的作用？對于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場對于象質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒在電場中運中運 動時，我們怎樣處理它們的受力？動時，我們怎樣處理它們的受力？帶電帶電粒子粒子在電場中運動時，電場力對粒子的運動有在電場中運動時，電場力對粒子的運動有 什么效果？什么效果？帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力帶電粒子在電場中通常要受到重力和電場力帶電帶電粒子粒子在電場中運動時，所受在電場中運動時，所受電場力電場力對粒子對粒子產(chǎn)生產(chǎn)生加速度加速度，改變粒子的速

2、度。電場力（合外，改變粒子的速度。電場力（合外力）對粒子做力）對粒子做功功，改變粒子的，改變粒子的動能動能。 質(zhì)子、電子、離子等帶電質(zhì)子、電子、離子等帶電微粒所受重力一般遠小于微粒所受重力一般遠小于電場力，重力可以忽略。重力勢能就可以不考慮。電場力，重力可以忽略。重力勢能就可以不考慮。帶電帶電粒子粒子在均強電場中運動時，運動有什么特在均強電場中運動時，運動有什么特點點? ?帶電帶電粒子粒子在均強電場中運動時，所受電場力是在均強電場中運動時，所受電場力是恒力恒力, ,產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均產(chǎn)生恒定的加速度，所以帶電粒子在均強電場中的運動跟物體在重力場中的自由落體強電場中的運動跟物體在

3、重力場中的自由落體和拋體運動相似和拋體運動相似. .研究帶電粒子運動的主要工具：研究帶電粒子運動的主要工具： 電場力電場力 加速度加速度 電場力的功電場力的功 動能定理動能定理 202t2121mvmvqUW F=qEa=F/mW=qU粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？不計粒子重力不計粒子重力E+qF=qEV0 =0自由落體，你答對了自由落體，你答對了粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？V0 F=qE不計粒子重力不計粒子重力上拋運動，你答對了上拋運動，你答對了-qE粒子的運動象重力場中的什么運動？粒子的運動象重力場中的什么運動？EF=q

4、E+qV0不不計計粒粒子子重重力力平拋運動，你答對了平拋運動，你答對了方法方法1： 從動力學和運動學角度分析粒子被加速從動力學和運動學角度分析粒子被加速動力學：動力學：F=qEa=F/m運動學：運動學：mdqU 2021attvS aSvvt2202 U+-0vtvm m qddqU 下下 面面 我我 們們 來來 研研 究究電電 場場 對對 帶帶 電電 粒粒 子子 的的加加 速速 問問 題題方法：方法：從做功和能量的角度分析粒子被加速從做功和能量的角度分析粒子被加速) )粒子只受到電場力做功粒子只受到電場力做功0v0221tmvqUW 0v2022121mvmvqUWt 還有問題還有問題：如果

5、不是勻強電場，上面公式是否適用？：如果不是勻強電場，上面公式是否適用？U+-d0vtvq 0由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，上面公式仍適用！與運動路徑也無關(guān)，上面公式仍適用！顯然，用功能關(guān)系也可解答，綜合以顯然，用功能關(guān)系也可解答，綜合以往解題規(guī)律來看，功能關(guān)系解題要簡往解題規(guī)律來看，功能關(guān)系解題要簡便！便！221tmvqU 電荷量為電荷量為e e的電子從金屬絲移動到金屬板。兩處的的電子從金屬絲移動到金屬板。兩處的電勢差為電勢差為U U，電勢能變化（減少）為，電勢能變化（減少）為e Ue U. .電勢能的變化電勢能的變化全部轉(zhuǎn)化為電子的動能

6、全部轉(zhuǎn)化為電子的動能。解：解：所以所以m/s100.3m/s109.0106.122730192500 meUVt 結(jié)論：結(jié)論：由于電場力做功與場強是否由于電場力做功與場強是否勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，所勻強無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，所以在處理電場對帶電粒子的加速問以在處理電場對帶電粒子的加速問題時，一般都是利用動能定理進行題時，一般都是利用動能定理進行處理。處理。、不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強電場、不計重力，初速度垂直于電場方向飛入勻強電場處理方法：處理方法：）粒子在與電場垂直的方向上做）粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動勻速直線運動）粒子在與電場平行的方向上做）粒子在與電場平

7、行的方向上做初速度為零的勻加速運動初速度為零的勻加速運動類似平拋運動的分析方法類似平拋運動的分析方法 l+ + + + + +- - - - - - -q qv vv v0 0v vy yyd dv vx xv v0 0X=v v0 0t tt=0vx=0vlv vy y=ataty y= =221at0mdvqUl 2022mdvqUl 0vvy20mdvqUl v v0 0F F= =mdqUt mFt mqEt = =tan s ss s22yx 下面我們來研究下面我們來研究電場對帶電粒子的電場對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題偏轉(zhuǎn)問題離開電場時偏移量:離開電場時偏轉(zhuǎn)角:在電場中飛行時間:t=0vx0

8、vl=v vy y0mdveUl mdeUt mFt meEt =at=aty= =2022mdveUl 221at0vvy20mdveUl = =tan 解：解：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得y =0.36代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得=6.80結(jié)論：結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻帶電粒子初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。強電場的問題就是一個類平拋的問題。粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動粒子在與電場平行的方向上做初速為零的勻加速運動下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題下面看看加速和偏轉(zhuǎn)一體的問題

9、例例 離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m m，電荷量為，電荷量為q q的負離子，從靜止的負離子，從靜止 經(jīng)加速電壓經(jīng)加速電壓U U 1 1 加速后，獲得速度加速后，獲得速度 ，并沿垂直于電場線方向，并沿垂直于電場線方向 射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U U2 2作用后，以速度作用后，以速度離開電離開電 場，已知平行板長為場，已知平行板長為，兩板間距離為，兩板間距離為d d， 0v 1 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動 的時間、加速度、速度的時間、加速度、速度 的大?。坏拇笮。?2 2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時 的橫向

10、偏移量和偏轉(zhuǎn)角的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角 的正切值。的正切值。 l+ + + + + +- - - - - -u u1 1dv v0 0求：求：解：解： l+ + + + + +- - - - - - -q qv v0 0F Fu u1 1v vy yv v0 0由動能定理得到由動能定理得到20121mvqU 即即=v v0 0mqU121 1）離子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間、加速度、速度的大?。╇x子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間、加速度、速度的大小t=0vL=12qUmL加速度加速度a=mFmdqU2 速度速度的大小的大小v vy y=atmdqU2 12qumL122mUqdLU v v220yvv 122

11、2221224UmdUqLUqd 時間時間2 2）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。）離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的橫向偏移量和偏轉(zhuǎn)角的正切值。 l+ + + + + +- - - - - - -q qyv v0 0F F u u1 1v vy yv v0 0橫向偏移量橫向偏移量解：解：221aty mdqU2 a12qUmLt = 122.qUmL1224dUUL mdqU2 速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：速度偏轉(zhuǎn)角的正切值：tan 0vvy=122mUqdLU 12qUm122dUUL v v0 0m2qu1=v vy y122muqdLu偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子偏轉(zhuǎn)量和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于

12、加速電場和偏轉(zhuǎn)電場無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場和帶電粒子和帶電粒子q、m無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場無關(guān)，只取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過思考題：讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏偏轉(zhuǎn)，在通過加速電場時獲得的動能是否相同？通過偏 轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。轉(zhuǎn)電場時，它們是否會分為三股？請說明理由。答案：答案：通過加速電場時獲得的動能通過加速電場時獲得的動能Ek=qU

13、,加速電壓相同，加速電壓相同，二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。二價氦離子電荷量最大，所以二價氦離子獲得動能最大。粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以粒子的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場決定，所以三種粒子不可能分開為三股。三種粒子不可能分開為三股。你答對了嗎？你答對了嗎？3 3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定動狀態(tài)來判定電場中的帶電粒子一般可分為兩類：電場中的帶電粒子一般可分為兩類：1 1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子， 粒子，正負粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比在小得多，離子等。這些粒子所受重力和電場力相比在小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。（但并不能忽略質(zhì)量）。2 2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。3 3 示波管的原理示波管的原理示波器課堂小