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1、 九九. . 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动第一章第一章 电场电场 一一 带电粒子的分类带电粒子的分类电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电、带电基本粒子基本粒子：如电子，质子，：如电子，质子，粒子，粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但并相比小得多，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）不能忽略质量）2、带电微粒带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。：如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明或暗示外除有说明或暗示外,一般都考虑重力。一般都考虑重力。某些带电体是否考虑重力，某些带电
2、体是否考虑重力， 要根据要根据题目暗示题目暗示或或运动状态运动状态来判定来判定 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态1.平衡平衡（F合合=0）静止静止匀速直线运动匀速直线运动2.匀变匀变速运动速运动（F合合0）匀变速直线运动匀变速直线运动加速、减加速、减速速匀变速曲线运动匀变速曲线运动偏转偏转带电粒子在匀强电场中运动状态：带电粒子在匀强电场中运动状态： 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态1、带电粒子的加速、带电粒子的加速如图所示，在真空中有一对平行金属板，如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压两板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的的带电粒
3、子。它在电场力的作用下，由带电粒子。它在电场力的作用下，由静止静止开开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？度有多大？( (不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加带电粒子的加速速 d d1 1、受力分析、受力分析: : 水平向右的电场力水平向右的电场力 F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、运动分析、运动分析: :初速度为零，加速度为初速度为零，加速度为a=qU/mda=qU/md的向右的向右匀加速直匀加速直线运动线运动。 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态1、带电粒子的加速、带电粒子的加速如图所示，在真空中有一对平
4、行金属板，如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压两板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的的带电粒子。它在电场力的作用下，由带电粒子。它在电场力的作用下，由静止静止开开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？度有多大？( (不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加带电粒子的加速速 d d解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解adv22mdqUmFamqUv2 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态1、带电粒子的加速、带电粒子的加速如图所示，在真空中有一对平行金属板，如图所示，在真空
5、中有一对平行金属板，两板间加以电压两板间加以电压U U。两板间有一带正电荷。两板间有一带正电荷q q的的带电粒子。它在电场力的作用下，由带电粒子。它在电场力的作用下，由静止静止开开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？度有多大？( (不考虑粒子的重力不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加带电粒子的加速速 d d解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解221mvqUW总mqUv2 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态思考思考: 如两极板间不是匀强电场该用何种方如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为什么？法求解？为什么？ 由于电场力做
6、功与场强是否匀强无关，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！与运动路径也无关，第二种方法仍适用！若粒子的初速度为零若粒子的初速度为零, ,则则: :qUmv 221若粒子的初速度不为零若粒子的初速度不为零, ,则则: :qUmvmv2202121如图所示如图所示,从灯丝逸出的电子从灯丝逸出的电子,其速度其速度可以认为是零可以认为是零,那么电子通过那么电子通过A板小孔时板小孔时的动能为的动能为 eV,通过通过B板小孔时的动能板小孔时的动能为为 eV,打到打到C板时的动能为板时的动能为 eV。OABC45V30V 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态加速加速匀
7、速匀速减速减速 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态 结论：结论： 由于电场力做功与场强是否匀由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的在处理电场对带电粒子的加速加速问题问题时，一般都是利用时，一般都是利用动能定理动能定理进行处进行处理。理。1、带电粒子的加速、带电粒子的加速 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态2、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转如图所示，在真空中水平放置一对金属板如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y Y和和Y Y，板间距离为，板间距离为d d。在两板间加以电压。在两板间加以电压U U，一电荷量为一
8、电荷量为q q质量为质量为mm的带电粒子从极板中央的带电粒子从极板中央以水平速度以水平速度v v0 0射入电场。试分析带电粒子在射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。电场中的运动情况。( (不计粒子的重力不计粒子的重力) )UL L+- - - - - -Y dY Y v0 q q1 1、受力分析：、受力分析：粒子受到竖直向下的粒子受到竖直向下的电场力电场力F FEq=qU/dEq=qU/d2 2、运动规律分析、运动规律分析: :粒子作粒子作类平抛类平抛运动运动。 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态2、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转UL L+- - - - - -Y dY Y v
9、0 q qv vvy v v0 0yx x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动0vvxtvL0Y Y方向：方向：初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动mdqUmFa0vLmdqUatvy 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态2、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转UL L+- - - - - -Y dY Y v0 q qv vvy v v0 0y离开电场时偏转量：离开电场时偏转量：dmvqULaty20222121离开电场时的偏转角：离开电场时的偏转角：200mdvqULvvtiny推论推论: :粒子从偏转电场粒子从偏转电场中射出时中射出时, ,其速度反向其速度反向延长线与初速度
10、方向延长线与初速度方向交一点交一点, ,此点平分沿初此点平分沿初速度方向的位移速度方向的位移 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态解解:电子进入偏转电场后电子进入偏转电场后,在竖直方在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动向做初速度为零的匀加速直线运动.加速度加速度mdeUmFa所以偏移距离所以偏移距离dmveUlaty20222121所以偏移角度所以偏移角度200tanmdveUlvvy 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态结论：结论： 带电粒子初速度垂直于电场方向飞带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个入匀强电场的问题就是一个类平抛类平抛的问的问题题粒子在与电场垂
11、直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动初速为零的匀加速运动2、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态3、 加速和偏转一体加速和偏转一体如图所示，在真空中竖直放置一对金属板如图所示，在真空中竖直放置一对金属板x x和和x x, ,加电压加电压U U1 1; ;水平放置一对金属板水平放置一对金属板Y Y和和Y Y，板间，板间距离为距离为d d。加电压。加电压U U2 2，一电荷量为，一电荷量为-q-q质量为质量为mm的带电粒子从的带电粒子从x x极板由静止出发。试分析带电极板由静止出发。试分析带电粒子的运动情况。粒子的运动情况。( (不计粒子的重力不计粒子的重力) ) 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态3、 加速和偏转一体加速和偏转一体电荷经加速电场加速后进入偏转电场电荷经加速电场加速后进入偏转电场通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度速度mqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU 三三 示波管示波管 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态 二二 带电粒子的运动状态带电粒子的运动状态