帶電粒子在電場中加速-課件

帶電粒子在電場中的直線運動

2020/10/281帶電粒子在電場中的運動有三種情況：⑴靜止⑵直線運動（如勻速直線和變速直線）⑶曲線運動（如平拋、圓周運動）2020/10/282精品資料2020/10/283解決帶電粒子在電場中運動的基本思路：1．明確研究對象，受力分析研究對象有兩種：⑴基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、正負離子等，受到的靜電力一般遠大于重力，通常情況下都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。⑵帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等，一般都考慮重力。2．帶電粒子在電場中加速、減速

①先受力分析（重力、電場力、彈力、摩擦力）

②再進行運動過程分析

③選擇恰當規(guī)律解題

2020/10/284解決帶電粒子在電場中運動的基本思路：3．運動軌跡和過程分析帶電粒子運動形式?jīng)Q定于：粒子的受力情況和初速度情況．4．解題的依據(jù)⑴力的觀點：牛頓運動定律和運動學公式．⑵能的觀點：動能定理、能量守恒定律．

例如：若質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子初速度為零，經(jīng)過電勢差為U的加速電場，由動能定理得，v=；若初速度為v0,則v=2020/10/285在真空中的一對平行金屬板，兩板間的電勢差為U，一個質(zhì)量為m，帶電量e的電子，由靜止開始運動,計算從負極板運動到正極板時的速度。mgUF2020/10/286例1．如圖所示，在點電荷+Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和α粒子分別從A點由靜止釋放，到達B點時它們速度大小之比為多少？2020/10/287當堂達標：A2020/10/288跟蹤訓練1.

如圖所示，在勻強電場E中，一帶電粒子－q的初速度υ0恰與電場線方向相同，則帶電粒子－q在開始運動后，將(

)A．沿電場線方向做勻加速直線運動

B．沿電場線方向做變加速直線運動

C．沿電場線方向做勻減速直線運動

D．偏離電場線方向做曲線運動CqEmg2020/10/289mgqE解：(1)微粒受重力和電場力的合力作用，沿AB做勻減速直線運動2020/10/28102020/10/2811跟蹤訓練2．如圖所示，兩塊長均為L的平行金屬板M、N與水平面成α角放置在同一豎直平面，充電后板間有勻強電場。一個質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴沿垂直于電場線方向射入電場，并沿虛線通過電場。下列判斷中正確的是()A.電場強度的大小E＝mgcosα/qB.電場強度的大小E＝mgtanα/qC.液滴離開電場時的動能增量為-mgLtanαD.液滴離開電場時的動能增量為-mgLsinαAD·mgqEα2020/10/28122020/10/28130t/sv0.040.022020/10/2814當堂達標答案題號1234567答案DABCCCAAD2020/10/2815√2020/10/28163．如圖所示,足夠長的兩平行金屬板正對豎直放置，它們通過導線與電源E、定值電阻R、開關S相連．閉合開關后,一個帶電的液滴從兩板上端的中點處無初速度釋放,最終液滴落在某一金屬板上．下列說法中正確的是A．液滴在兩板間運動的軌跡是一條拋物線B．電源電動勢越大，液滴在板間運動的加速度越大C．電源電動勢越大，液滴在板間運動的時間越短D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運動的時間越長BDmgqE分析方法：運動的分解2020/10/28176.有一個電子原來靜止于平行板電容器的中間，設兩板的距離足夠大，今在t=0開始在兩板間加一個交變電壓，使得該電子在開始一段時間內(nèi)的運動的v—t圖線如圖甲所示，則該交變電壓可能是圖乙中的哪些？圖甲A2020/10/28187．如圖甲所示，平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力)，兩板間距離足夠大．當兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，在下圖中，反映電子速度v、位移x和加速度a三個物理量隨時間t的變化規(guī)律可能正確的是

√√2020/10/28198、如圖所示,水平放置的A、B兩平行金屬板相距為d,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電量為-q的小球,從距A板高h處自由下落,通過小孔C進入電場,但沒能到達B板,求AB間電勢差的最小值.解：對全過程應用動能定理，得mg(h+d)-qUmin=0

解得：Umin=2020/10/2820實驗表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。如圖所示，電子穿出后的速度有多大？設電子剛從金屬絲射出時的速度為零。2020/10/2821如圖所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是：()A.兩板間距越大，加速的時間越長B.兩板間距離越小，加速度就越大，則電子到達Q板時的速度就越大C.電子到達Q板時的速度與板間距離無關，僅與加速電壓有關D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關UPQFAC2020/10/2822

如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一個小孔M、N。今有一帶電質(zhì)點，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力不計，到達N孔時速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩板板間的電壓不變，則A、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落仍能返回B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落仍能返回D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落PMNABdd2020/10/2823PMNABddmgEqmg從P到N的過程中由動能定理得：mg2d-Eqd=0mg2d-Uq=0

當A板下移，從P到N的過程中，同理

質(zhì)點到N點時，速度剛好為零。B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落所以，仍能返回2020/10/2824PMNABdd從P到N的過程中由動能定理得：hmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN＞0將穿過N孔繼續(xù)下落D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落答案：ACD2020/10/2825

例2：如圖所示，A板的電勢UA＝0，B板的電勢UB隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則

A.若電子是在t＝0時刻進入的，它將一直向B板運動

B.若電子是在t＝T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上

C.若電子是在t＝T/4時刻進入的，它可能時而向B板、時而向A板運動

D.若電子是在t＝3T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上

BAt/s

UB

/v0U0-U02020/10/2826F=Eq=U0q/dF=maa=U0q/mdBAt/s

U/v0U0-U0t/s

0a0-a0a/m/s2t/

s0v0-v0v/m/s

若電子是在t＝0時刻進入的周期性運動2020/10/2827Tt/s

U/v0U0-U0T/22T3T/2Tt/s

0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0

若電子是在t＝T/8時刻進入的v/m/s周期性2020/10/2828Tt/s

U/v0U0-U0T/22T3T/2Tt/s

0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0

若電子是在t＝T/4時刻進入的v/m/s周期性2020/10/2829Tt/s

U/v0U0-U0T/22T3T/2Tt/s

0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0

若電子是在t＝3T/8時刻進入的v/m/s周期性2020/10/2830帶電粒子在電場中的直線運動分析方法：圖解法（周期性變化的電場）①確定研究對象，受力分析，狀態(tài)分析②畫出a-t、v-t圖2020/10/2831AB

兩個相距為d的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電壓,一質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,在t=0時刻在A孔處無初速釋放,試判斷帶電粒子能否穿過B孔？（t=0時刻A板電勢高）甲圖U/vt/su-u乙圖TT/2請畫出粒子運動的v-t圖線.2020/10/2832AB甲圖u/vt/s-U乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖問題：為使帶電粒子到達B孔時速度最大，A、B間距應滿足什么條件？

畫出速度圖線能更清楚了解物體的運動情況

要使帶電粒子到達B點時速度最大，必須從A到B一直加速，即在半個周期內(nèi)到達.解：設帶電粒子在半個周期內(nèi)的位移為S由題意知：只要S≥d,粒子出電場時速度可達最大.有：2020/10/2833問題：從v-t圖上看，在t=(2n+1)T/2時刻粒子速度最大，是否本題有系列解？用W12=qU12計算電場力的功時,要注意W12和U12的對應關系.B甲圖t/s-U乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖2020/10/2834T2Tu/vt/s-U乙圖0Uv/m/st/s0丙圖例3:兩個相距為d的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電壓,一質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,在t=T/4時刻在A孔處無初速釋放,試判斷帶電粒子能否穿過B孔？（

t=0時刻A板電勢高）AB甲圖答：粒子在t=T/4時刻釋放，如果在運動的第一個T/2內(nèi)沒有通過B孔,則就不能通過B孔.

不論A、B間距離多大，問帶電粒子何時釋放，帶電粒子一定能通過B孔？帶電粒子在T/4前釋放，一定能通過B孔.2020/10/2835

例4:兩個相距為d=1.5m的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電壓,u=1.08×104V,交變電壓的周期T=1.0×10－6s,t=0時刻A板電勢高，一質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,在t=T/6時刻在A孔處無初速釋放,帶電粒子比荷q/m=1.0×108C/kg,問:

粒子運動過程中將與某一極板相碰撞,求從開始運動到粒子與極板碰撞所用時間.AB甲圖U/vt/su-u乙圖TT/22020/10/2836t/sU-UTT/2T/67T/6t/s

v/m/s0ABT/3T/3T/3粒子在T/2時刻(即運動