讲义带电粒子在电场中的运动学案.docVIP

第9节 带电粒子在电场中的运动 【目标引领】 1.熟知带电粒子在匀强电场中的运动 2.了解示波管，示波器及其应用 【自主探究】 1．带电粒子在匀强电场中的平衡 （1）带电粒子在匀强电场中静止时，如果只受重力和电场力，则电场力的方向为若带电粒子的质量为m,电场的强度为E,则粒子的带电荷量为__________,若粒子带负电,场强方向为______________,粒子带正电,场强方向为_________________。 （2）带电粒子在匀强电场中作匀速直线运动，且只受重力和电场力，必有________等于__________；设匀强电场两极板电压为U，板间距离为d,带电粒子的电荷量为+q，则电容器的_________带正电荷；带电粒子的质量为_____________。 （3）带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与___________在同一直线上,做_________________运动。 （4）粒子只受电场力作用，动能变化量等于电场力做的功，其动能定理表达式为____________(初速度为零时)，__________________________(初速度不为零时),上面公式适用于一切电场. 2．带电粒子在电场中的偏转 （1）不考虑带电粒子的重力，粒子以速度v0垂直于电场方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成________角的电场力作用而做____________运动。沿初速度方向做_____________运动；沿电场力方向做_______________运动。 （2）上述运动，粒子的加速度a=___________=___________=____________(板间距离为d，电压为U)；射出电场的时间（板长为l），则离开电场的侧位移为______________,偏转角tanθ=________________。 如图9－5－1所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离y和偏转角φ（U、d、L保持不变） （1）进入偏转电场的速度相同（2）进入偏转电场的动能相同 （3）进入偏转电场的动量相同 （4）先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场 图9－5－2 例3．静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射的是2价氧离子，发射功率为P，加速电压为U，每个氧离子的质量为m，单位电荷的电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求： （1）射出的氧离子速度 （2）每秒钟射出的氧离子数 （3）射出氧离子后飞行器开始运动的加速度 例4．如图9－5－3所示，由A、B两平行金属板构成的电容器放置在真空中，电容为C，原来不带电。电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v0，如果电进行的，即第一个电子到达B板后再发射第二个电子，并且所有到达板的电子都留在B板上。随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值，已知电子的质量为m，电荷量为q，电子所受的重力忽略不计，两板的距离为d （1）当板上聚集了n个射来的电子时，两板间电场的场强E多大？ （2）最多能有多少个电子到达B板？ （3）到达B板的第一个电子在两板间运动的时间和最后一个电子在两板间运动的时间相差多少？图9－5－3 图9．5－4 【训练巩固】 1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是 ( ) A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动 2．对公式的适用条件，正确的有 （ ） A．只适用于匀强电场中，v0=0的带电粒子被加速 B．只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向平行的情况 C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向垂直的情况 D．适用于任何电场中，v0=0的带电粒子被加速 3．电子、质子、α粒子由静止状态经相同电压加速后，垂直电场线进入同一匀强电场中，则： （ ） A．最后离开电场时，α粒子偏角最大 B．最后离开电场时，质子的动能最大 C．最后离开电场时，质子的速率最大 D．电