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1、带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的运动运动电子、质子、离子、微小的带电油滴、带电子、质子、离子、微小的带电油滴、带电微尘、带电小球等都叫带电粒子。电微尘、带电小球等都叫带电粒子。带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力一个电子的质量是一个电子的质量是0.90100.9010-30-30kgkg，当它位于，当它位于E=E=10103 3V/mV/m的电场中时受到的电场力的电场中时受到的电场力F F为多大？它的重为多大？它的重力力G G大约为多少？大约为多少？G/F=G/F=？你会发现什么
2、？你会发现什么？一个带电油滴的质量是一个带电油滴的质量是1010-6-6g g，它的带电量为，它的带电量为5.05.01010-13-13C C当它位于当它位于E=410E=4103 3V/mV/m的电场中时受到的的电场中时受到的电场力电场力F F为多大？它的重力为多大？它的重力G G大约为多少？大约为多少？G/FG/F=？你？你会发现什么？会发现什么？电子、质子、离子等微观带电电子、质子、离子等微观带电粒子所受重力粒子所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略不计。一般远小于电场力，重力可以忽略不计。质量较大的带电尘埃、带电液滴、带电油滴、带电质量较大的带电尘埃、带电液滴、带电油滴、带电小球等宏
3、观粒子，一般都要考虑重力。小球等宏观粒子，一般都要考虑重力。注意：注意：忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量电电 场场 对对 带带 电电 粒粒 子子 的的加加 速速 问问 题题U+-dq 如下图所示：在真空中有一对平行金属如下图所示：在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为势差为U。若一个质量为。若一个质量为m，带正电荷，带正电荷q的的l离子，在静电力的作用下由静止开始从正离子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，试计算它到达负极板极板向负极板运动，试计算它到达负极板时的速度。时的速度。解法
4、一：解法一：从动力学和运动学角度分析粒子被加速从动力学和运动学角度分析粒子被加速F=qEa=F/m解法二：解法二：从做功和能量的角度分析粒子被加速从做功和能量的角度分析粒子被加速只有电场力做功只有电场力做功,根据动能定理得根据动能定理得显然，用动能定理解题简便！显然，用动能定理解题简便！例题例题1.炽热的金属丝可以炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压属板之间加以电压U=4500V，如右图，发射，如右图，发射出的电子在真空中加速后，出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出，电从金属板的小孔穿出，电子穿出时的速度有多大？子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开
5、金属丝时设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。的速度为零。1.9-2拓展：拓展：对于非匀对于非匀强电场也适用强电场也适用 如图所示，如图所示，P和和Q为两平行金属板，板间电压为为两平行金属板，板间电压为U，在，在P板附近板附近有一电子由静止开始向有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子到达板运动，关于电子到达Q板时的速率，板时的速率，下列说法正确的是下列说法正确的是()A两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压与两板间距离无关，
6、仅与加速电压U有关有关D以上说法都不正确以上说法都不正确C总结：总结：Vt与两极板间的距离无关与两极板间的距离无关带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转当当V0的方向与电场方向的方向与电场方向垂直时垂直时 l+-v v0 0F Fd dv v如右图，真空中一对如右图，真空中一对平行金属板分别带等平行金属板分别带等量异种电荷，一个电量异种电荷，一个电子沿平行于板面方向子沿平行于板面方向射入电场中，带电粒射入电场中，带电粒子只受静电力作用，子只受静电力作用，且且V0与静电力的方向与静电力的方向互相垂直互相垂直类平抛运动类平抛运动平抛运动平抛运动类比类比:带电粒子在电场中带电粒子在电场中Vx=
7、V0Vy=gtX=V0t速度速度位移位移位移位移Vx=V0Vy=atX=L=V0t速度速度垂直电场方向：匀速直线运动垂直电场方向：匀速直线运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动水平方向：匀速直线运动水平方向：匀速直线运动竖直方向：自由落体运动竖直方向：自由落体运动如右图，两个相同极如右图，两个相同极板的长板的长L L ，相距，相距d d，极，极板间的电压板间的电压U U。一个电。一个电子沿平行于板面的方子沿平行于板面的方向射入电场中，射入向射入电场中，射入时的速度时的速度V V0 0。v vy l+-q qd dv v0 0F Fx电场中飞行时间电
8、场中飞行时间:位移位移Vx=V0Vy=atX=L=V0t速度速度离开电场时偏移量离开电场时偏移量:离开偏转电场时的纵向速度：离开偏转电场时的纵向速度：vy=atat离开电场时偏转角离开电场时偏转角其正切其正切:=tan 在如图所示的示波器的电容器中，电子以初速度在如图所示的示波器的电容器中，电子以初速度v0沿着沿着垂直场强方向从垂直场强方向从O点进入电场，以点进入电场，以O点为坐标原点，沿点为坐标原点，沿x轴取轴取OAABBC，再过点，再过点A、B、C作作y轴的平行线与轴的平行线与电子径迹分别交于电子径迹分别交于M、N、P点，则点，则AM BN CP为为_。电子途经。电子途经M、N、P三点时：
9、沿三点时：沿x轴的分速度轴的分速度之比为之比为_ _，沿，沿-Y轴的分速度之比为轴的分速度之比为_ _1 4 91：1：11：2：3结论：结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀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类平抛的问题。强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动v vv v0 0v vy yy l+-q qd dv v0 0F FX=L/2总结：总结：任何任何带电粒子离开平行板电场边缘带电粒子离开平行板电场边缘
10、时，都是好像从金属板间的中心线的中点时，都是好像从金属板间的中心线的中点处沿直线飞出处沿直线飞出Ox(1)离子在离开偏转电场时纵向偏移量离子在离开偏转电场时纵向偏移量y；(2)离子在离开偏转电场时的偏转角离子在离开偏转电场时的偏转角的正切值的正切值tan.=tan 总结总结：不同不同的带电粒子经的带电粒子经同一加速同一加速电场加速电场加速后，又进入后，又进入同一偏转同一偏转电场，则偏转距离电场，则偏转距离y和偏和偏转角都相同转角都相同,即从同一点、同方向射出。即从同一点、同方向射出。U2dLq,m练习：让一价氢离子，一价氦离子和练习：让一价氢离子，一价氦离子和二价氦离子混合物经过同一加速电场二
11、价氦离子混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分离为三股粒场里偏转，它们是否会分离为三股粒子束？子束？不会分离成三股不会分离成三股 练习：练习：如图是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电如图是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压压U1加速后以速度加速后以速度V0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是量是h，两平行板间的距离为，两平行板间的距离为d，电势差，电势差U2，板长，板长L，为了提，为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量 ），可采
12、用），可采用的方法是（的方法是（）A、增大两板间电势差、增大两板间电势差U2B、尽可能使板长、尽可能使板长L短些短些C、尽可能使板间距离、尽可能使板间距离d小一些小一些D、使加速电压、使加速电压U1升高一些升高一些C练习练习:如图所示，如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子粒子打在打在B板的板的a点，点，b粒子打在粒子打在B板的板的b点，若不计重力，则点，若不计重力，则()Aa的电荷量一定大于的电荷量一定大于b的电荷量的电荷量Bb的质量一定大于的质量一
13、定大于a的质量的质量Ca的比荷一定大于的比荷一定大于b的比荷的比荷Db的比荷一定大于的比荷一定大于a的比荷的比荷C练习：练习：如图所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中间的如图所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中间的P点有一个带电微粒正好处于静止状态，如果将平行带电板改为点有一个带电微粒正好处于静止状态，如果将平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动将是竖直放置，带电微粒的运动将是()A继续保持静止状态继续保持静止状态B从从P点开始做自由落体运动点开始做自由落体运动C从从P点开始做平抛运动点开始做平抛运动D从从P点开始做初速度为零、加速度为点开始做初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动的匀加速
14、直线运动D练习：有一电子（电荷量为练习：有一电子（电荷量为e)经电压为经电压为U0的的电场加速后电场加速后,进入两块间距为进入两块间距为d，电压为，电压为U的的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且电场方向射入，且 电场求电场求（1）金属板）金属板AB的长度的长度（2）电子穿出电场时的动能）电子穿出电场时的动能 正好能穿过正好能穿过练习：电子从静止出发被练习：电子从静止出发被1000V的电压加速，的电压加速，然后进入另一个电场强度为然后进入另一个电场强度为5000N/C的匀强偏的匀强偏转电场，进入时的速度方向与偏转电场的方向转电场，进入时的速度方向与偏转电场的方向垂直。已知偏转电极长垂直。已知偏转电极长6cm，求电子离开偏转，求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角。向之间的夹角。课堂小结课堂小结一、利用电场使带电粒子加速一、利用电场使带电粒子加速二、利用电场使带电粒子偏转二、利用电场使带电粒子偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类平抛运动类平抛运动垂直电场的方向：匀速直线运动垂直电场的方向：匀速直线运动平行电场的方向初速度为零的匀加速运动平行电场的方向初速度为零的匀加速运动