1.9带电粒子在电场中的运动概论.ppt

解析：小球滑动过程中有重力和电场力做功，因此 机械能不守恒，A错。小球下滑到最低点的过程中， 重力和电场力都做正功，小球动能增大，过最低点 时速度最大，B对。 由动能定理得(qE+mg)R= 轨道支持力为N，则 ，解得C对，D错 * * * * 第9节 带电粒子在电场中的运动 第九节带电粒子在电场中的运动 基本粒子： 微观带电粒子：电子、质子、α粒子 如质子 宏观带电颗粒：带电液滴、带电小球、带电油滴等 如普通小液滴体积约为 质量约为 不计重力 应考虑重力 特殊说明的例外 第九节带电粒子在电场中的运动 q U m + _ d F 如图，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力） 问题： 1、带电粒子受力方向如何？恒力还 是变力？大小多少？ 2、带电粒子将做什么运动？ 3、如何求粒子到负极板的速度？ 一、带电粒子在电场中的加速 ⑴动力学观点: 粒子的加速度 运动学公式： 由此可得末速度！ m F a = m qE = md qU = ad v 2 = 2 由此可得末速度！ 第九节带电粒子在电场中的运动 如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？ 由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！ 思考: 若粒子的初速度为零,则: 若粒子的初速度不为零,则: F E A B 第九节带电粒子在电场中的运动 例题1：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压U=2500V，发射出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。 第九节带电粒子在电场中的运动 结论： 由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。 【例1】在空间有一正方向水平 向右、大小按图所示的图线变化 的电场，位于电场中A点的电子 在t=0时速度为零，在t=1 s时， 电子离开A点的距离为s，那么 在t=2 s时，电子将处在距A点多远的位置? 【思路剖析】 (1)从图象可以观察出电场有何特点?电子所受电场力 有何特点? 答:由于电场的大小不变，方向随时间周期性变化， 因此根据F=qE知电子所受合外力即电场力也是大小 不变，方向随时间周期性变化。 (2)电子具体做怎样的运动？ 答:由于电子初速度为零，且所受合外力大小不变， 方向每半个周期变化一次，所以电子先做匀加速 运动 l s，再做匀减速运动ls，根据运动的对称性， 到第二秒末电子的速度又恢复为零，之后一直重复 刚才的运动，因此，电子将一直方向不变地向前做 初速度为零的匀加速运动与末速度为零的匀减速运动。 (3)如何求解t=2s时电子距A点的距离？ 答：第ls内，场强方向向右，电子所受电场力方向 向左，电子将做初速度为零的匀加速直线运动。 根据运动的对称性得： 所以电子距A的距离为： 答案：距A左方1.8×10﹣6m处 由牛顿第二定律得：qE=ma1, t1=1s时，电子在A左边 距离为 第2 s内，场强方向向左，电子所受电场力向右， 电子将做水平向左的匀减速运动 1.运动状态分析 带电粒子仅受电场力作用，以初速度v0垂直 进入匀强电场，粒子做类平抛运动。 2.处理方法 垂直于场强方向做匀速直线运动，即 vx=v0，x=v0t，ax=0 平行于场强方向做匀加速直线运动，即 vy=at， 二、带电粒子的偏转 如图所示，设质量为m、电荷量为q的带电粒 子以初速度v0沿垂直于电场 的方向进入长为l、间距为 d、电势差为U的平行金属板 间的匀强电场中。 若不计粒子的重力．则可求出如下物理量： (1)粒子穿越电场的时间t 粒子在垂直电场方向以v0做匀速直线运动， 由l=v0t，得 (2)粒子离开电场时的速率v 粒子沿电场方向做匀加速直线运动，加速度 粒子离开电场时平行电场方向的分速度 所以 (3)粒子离开电场时的侧移距离y (4)粒子离开电场时的速度偏角φ (5)带电粒子在电场中偏转的轨迹方程 有x=v0t和 可得 由此可知其轨迹为抛物线。 (6)速度方向的延长线必过偏转电场的中点 由 和 可推得 所以粒子可看做是从两极板间的中点沿直线射出的。 (7) 若带电粒子是在电势差为U0的电场中加速后射入 偏转电场的，则 ，将该式代入y及tanφ的 表达式中可得 由此可知，带同种电荷的带电粒子在同一电场中 加速后，射入同一偏转电场时，若能射出电场， 则射出方向一致，和该粒子本身的质量和电荷量 都无关。 例题2