1、9 帶電粒子在電場中的運動,U,+q m,+,_,=?,F,帶電粒子在勻強(qiáng)電場中,運動情況：,受到恒定的電場力,受力情況：,做勻變速運動,一、帶電粒子的加速：（不計重力）,對帶電粒子在電場中的運動，從受力的角度來看，遵循牛頓運動定律，從做功的角度來看，遵循能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,關(guān)于帶電粒子在電場中的重力： (1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子（He原子核）、離子等,除有說明或有明確的暗示以外,此類粒子一般不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。 (2)帶電微粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或有明確的暗示以外,一般都不能忽略重力。,解法一運用運動學(xué)知識求解,解法二運用能量知識求解,如兩極板間不是勻強(qiáng)電

2、場該用何種方法求解？為什么？,由于電場力做功與電場是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！,結(jié)論： 由于電場力做功，與電場是否勻強(qiáng)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題時，一般都是利用動能定理進(jìn)行處理。,例1.如圖所示，在A板附近有一電子由靜止開始向 B板運動，則關(guān)于電子到達(dá)B板時的速率，下列解釋 正確的是 ( ) A兩板間距越大，運動時間就越長， 則獲得的速率越大 B兩板間距越小，加速度就越大， 則獲得的速率越大 C與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D以上解釋都不正確,C,變式訓(xùn)練1.下列帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動,經(jīng)過相同的電勢差U后,

3、則獲得速度最大的粒子是 （ ） A、質(zhì)子H B、氘核H C、He原子核 D、鈉離子Na+,A,哪個動能最大？,C,m +q,+,_,v0,你能畫出帶電微粒的運動軌跡嗎？,- - - - - - - - -,二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：（不計重力）,+ + + + + + + + +,+,1.運動狀態(tài)分析：,帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場時，若只受電場力作用，則帶電粒子做勻變速曲線運動。,2.偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法： （類似平拋運動分析方法：分解）,（1）沿初速度方向是速度為v0的勻速直線運動；,（2）沿電場力方向是初速度為零的勻加速直線運動。,類平拋運動,與粒子比荷

4、成正比,與粒子初速度v0的平方成反比,與電場的屬性U、l、d有關(guān),與粒子比荷 成正比,與粒子初速度v0 的平方成反比,與電場的屬性U、l、d有關(guān),速度偏轉(zhuǎn)角,位移偏轉(zhuǎn)角,粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時，就好像是從極板中點射出似的。,例2.如圖所示,相距為d長度為l的平行板AB加上電壓 后,可在A、B之間的空間中產(chǎn)生電場,在A、B左端距AB 等距離處的O點,有一電量為+q質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向(與A、B板平行)射入.不計重力,要使此 粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為 ( ) A. B. C. D.,vo,+ + + + + + + +,- - - - - - - -,d,A,B,O,

5、C,對偏轉(zhuǎn)過程由側(cè)移公式：,解析：選A.,【變式訓(xùn)練2】,一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場，如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d、板長為L設(shè)粒子束不會擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場到飛出極板時電勢能的變化量為 (粒子的重力忽略不計),U1,+,_,電場中加速,電場中偏轉(zhuǎn),+,_,U2,（1）電子槍：發(fā)射并加速電子。,（2）偏轉(zhuǎn)電極：YY使電子束豎直偏轉(zhuǎn)；XX使電子束水平偏轉(zhuǎn)。,（3）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物質(zhì)發(fā)光。,如果在XX之間不加電壓,而在YY之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化，在熒光屏上會看到什么圖形？,Y,Y,X,YY隨信號電

6、壓同步變化，但由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，只能看到一條豎直的亮線。,X,示波器圖象,同理可得亮斑在水平方向的偏移隨加在上的電壓而變化，若所加的電壓為特定的周期性變化電壓則亮斑在水平方向來回運動掃描，如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來為一條水平的亮線。,掃描電壓,示波器圖像,Y,Y,X,X,如果在YY之間加如圖所示的交變電壓，同時在XX之間加鋸齒形掃描電壓，在熒光屏上會看到什么圖形？,X,Y,O,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,A,B,O,C,t1,D,E,F,t2,Uy,Ux,如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)

7、隨時間變化的穩(wěn)定圖像。,X,示波器圖象,O,例3.如圖，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始加速，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處在真空中，重力可忽略。在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是 （ ） A.U1變大、U2變大 B.U1變小、U2變大 C.U1變大、U2變小 D.U1變小、U2變小,對偏轉(zhuǎn)過程由偏轉(zhuǎn)角正切公式：,與粒子的電量q、質(zhì)量m無關(guān),解析：選B。對加速過程由動能定理：,與電荷電量和質(zhì)量無關(guān),變式訓(xùn)練3：一束電子流在經(jīng)U=5000 V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電

8、場，如圖所示，若兩板間距d=1.0 cm，板長l=5.0 cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓?,1.利用電場使帶電粒子加速,2.利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn),從動力學(xué)和運動學(xué)角度分析,從做功和能量的角度分析,類似平拋運動的分析方法,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 做初速度為零的勻加速運動,1帶電粒子垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，僅在電場力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在這一過程中帶電粒子的（ ） A電勢能增加，動能減小 B電勢能減小，動能增加 C機(jī)械能保持不變 D電勢能的減小大于機(jī)械能的增加,B,2.如圖所示，水平平行金屬板A、B間距為d，帶電質(zhì)點質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點以速率v從兩極板中央水平飛入兩極間，兩極不加電壓時，恰好從下板邊緣飛出，若給A、B兩極加一電壓U，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U= .,3.(2013新課標(biāo)全國卷I) 一水平放置的平行板電容器的 兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心 有一小孔(小孔對電場的影響可忽略