帶電粒子在電場中的運動資料教程

第六章靜電場帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的平衡1.帶電粒子在電場中處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。2.電場力和其他力的合力等大、反向。3.公式：帶電粒子在電場中的平衡例.如圖質(zhì)量為m的帶負電小球靜止在水平放置的平行板電容器兩極板間的P點,兩板間電勢差為U,距離為d,則小球帶電量多大?極板A帶什么電?

ABP一個帶電小球，用細繩懸掛在水平方向的勻強電場中，當小球靜止后把懸繩燒斷，小球?qū)⒆?

)．A.自由落體運動B.勻變速曲線運動方向C.沿懸繩的延長線方向做勻加速直線運動D.變加速直線運動C帶電粒子在電場中的平衡帶電粒子在電場中的直線運動1.條件:帶電粒子在電場中受到電場力和其它力的合力F和速度V在一條直線時，帶電粒子做直線運動.2.思路:①牛頓運動定律結(jié)合運動學公式(勻強電場中的勻變速直線運動).②動能定理(任何電場的任何運動)。1.帶電粒子在電場中的加速帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，帶電粒子將

做________運動．有兩種分析方法：帶電粒子在勻強電場中的運動Ⅱ(考綱要求)加(減)速帶電粒子在電場中的直線運動3、注意①基本粒子如:電子、質(zhì)子、α粒子、正負離子等不考慮重力。②帶電的液滴、塵埃、小球等一般考慮重力。帶電粒子在電場中的直線運動如圖所示，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，它們的速度大小之比為(

)帶電粒子在電場中的直線運動例.初速度為2.2×105m/S的α粒子逆著電場線的方向射入勻強電場中,觀察到射入的深度為0.2m,已知α粒子的質(zhì)量為6.7×10-27Kg求①勻強電場的場強?②α粒子在電場區(qū)域中運動時間?帶電粒子在電場中的直線運動例.在點電荷+Q的電場中，a粒子和質(zhì)子，只在電場力作用下由A點靜止運動到B點，則它們在B點的速度大小之比為多大?例.水平放置的A、B兩平行板相距為h ,上板A帶正電,現(xiàn)有質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球在B板下方距離為H處,以初速V0豎直向上從B板小孔進入板間電場,欲使小球剛好打到A板,A、B間電場強度多大？ABV0例.如圖示,甲是某電場的一條電場線,A、B是這條電場線上兩點，若將一負電荷從A點自由釋放，負電荷沿電場線從A運動到B運動過程中的速度圖線如乙圖示比較A、B兩點電勢的高低和場強的大小。AB甲Vt0乙如圖甲所示，A、B是某電場中一條電場線上的兩點．一個帶負電的點電荷僅受電場力作用，從A點沿電場線運動到B點．在此過程中，該點電荷的速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示．下列說法中正確的是(

)A．A點的電場強度比B點的大B．A、B兩點的電場強度相等C．A點的電勢比B點的電勢高D．A點的電勢比B點的電勢低例.如圖示真空中傾斜放置帶等量異種電荷的平行金屬板M、N一個電荷量q=√2×10-6C，質(zhì)量m=1×10-3Kg的帶電粒子沿水平方向從A孔飛入其間電場，飛入時初速度為0.1m/S，經(jīng)0.02S又返回到A孔，求板間場強？夾角θ多大？V0θθMN如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右電場的電場強度；(2)若將電場強度減小為原來的1/2，物塊的加速度是多大；(3)電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能．在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強電場，場強大小E＝6.0×105N/C，方向與x軸正方向相同．在O處放一個電荷量q＝－5.0×10－8C，質(zhì)量m＝1.0×10－2kg的絕緣物塊．物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.20，沿x軸正方向給物塊一個初速度v0＝2.0m/s，如圖10所示(g取10m/s2)．試求：(1)物塊向右運動的最大距離；(2)物塊最終停止的位置．反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利電子團在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似．如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動．已知電場強度的大小分別是E1＝2.0×103N/C和E2＝4.0×103N/C，方向如圖所示．帶電微粒質(zhì)量m＝1.0×10－20kg，帶電量q＝－1.0×10－9C，A點距虛線MN的距離d1＝1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應．求：(1)B點距虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間t.d2＝0.50cm

t＝1.5×10－8s.帶電體在勻強電場中做直線運動問題的分析方法如圖所示，絕緣光滑軌道AB部分為傾角為30°的斜面，AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道，斜面與圓軌道相切．整個裝置處于場強為E、方向水平向右的勻強電場中．現(xiàn)有一個質(zhì)量為m的小球，帶正電荷量為要使小球能安全通過圓軌道，在O點的初速度應為多大？如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個質(zhì)量為m＝0.2kg、帶電荷量為q＝＋2.0×10－6C的小物塊處于靜止狀態(tài)，小物塊與地面間的摩擦因數(shù)μ＝0.1.從t＝0時刻開始，空間上加一個如圖乙所示的電場．(取水平向右的方向為正方向，g取10m/s2)求：(1)4秒內(nèi)小物塊的位移大小；(2)4秒內(nèi)電場力對小物塊所做的功．甲乙8m,1.6J復習：做曲線運動條件：

物體所受合外力（加速度）方向與速度方向不在一條直線上(有夾角）時，物體就做曲線運動。合力恒定：做勻變速曲線運動。合力變化：做非勻變速曲線運動帶電粒子做勻變速曲線運動（類平拋運動）VtV0一、條件1.初速度方向垂直場強方向射入勻強電場中。2.只受電場力作用。二、運動性質(zhì)：勻變速曲線運動,軌跡為拋物線三、研究方法1.采取運動合成與分解；運用牛頓定律和運動學公式解決。2.利用動能定理求解。四、分運動特征1.沿極板(⊥E方向)X方向：不受力，做速度為V0勻速直線運動。2.垂直極板(沿E方向)y方向：僅受電場力；做初速為零的勻加速直線運動。五、運動規(guī)律公式1、垂直E方向(x方向）：2、平行E方向(y方向）：偏轉(zhuǎn)位移y=?速度Vy=?偏轉(zhuǎn)角φ=？合速度Vt=?加速度a=?推論y=?3、運動整個過程：動能定理五、運動規(guī)律公式VtV04、同一電場加速,再進入同一電場偏轉(zhuǎn)：五、運動規(guī)律公式偏轉(zhuǎn)位移y=?偏轉(zhuǎn)角φ=？例.一個電子以初速度V0=3×106m/S,沿著垂直于場強方向射入兩帶電平行金屬板,金屬板長L=6cm,兩板相距10cm,極板間電U=200V,求:①電子射出電場時偏移距離和偏轉(zhuǎn)角度?②電子射出電場時速度?例.如圖,電子以初速度V0沿與電場垂直方向從A點射入勻強電場,并從B點沿與場強方向成120°方向射出,電子的電荷量為，質(zhì)量為m,求:A、B兩點的電勢差？電勢能變化量多少？120°⌒VV0ABVtV0例.如圖,一束質(zhì)子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩板等距處垂直進入平行板間的勻強電場，若兩板間距為d=1cm，板長L=5cm，那么要使電子從平行板間剛好飛出，兩極板應加多大電壓？例.同一種帶電微粒以不同的速率V1、V2從同一點進入勻強電場，V1、V2方向均與電場線垂直，如圖所示，已知粒子1恰能從下板飛出，粒子2恰好打在下板中點，則V1與V2的比值多大？V1V221三、帶電粒子作圓周運動1、電場力充當向心力①初速度方向垂直場強方向射入點電荷電場中。②僅受電場力充當向心力。③射入電荷與場源電荷是異號。圓周運動

例.真空中有一點電荷+Q固定不動。另一個質(zhì)量為m，電荷量為-q的點電荷，在它們庫侖力的作用下，繞+Q做圓周運動，軌道半徑r，則周期為T=？電荷的動能多大？三、帶電粒子作圓周運動2、復合場中圓周運動①考慮重力②動能定理解決例.如圖一條長為L的細線上端固定在O點，下端系一個質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球，在電場強度為E的勻強電場中，將小球拉至OA位置自由釋放。求小球運動到豎直O(jiān)B位置時小球的速度。OAB60°四、帶電粒子做一般曲線運動1、動能定理結(jié)合力學知識解決.3、由運動軌跡分析問題.2、采用正交分解,運用力學知識解決.例.如圖所示，一帶電粒子在電場中，由M點沿虛線運動到N點的過程中，請判斷：MN①電荷的帶電性質(zhì)②電荷從M運動到N，電勢能、動能如何變化？第3講電容器和電容帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(1)研究條件：帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場．(2)處理方法：類似于平拋運動，應用運動的___________的方法．①沿初速度方向做_________運動，運動時間t＝②沿電場力方向，做___________運動2．合成與分解勻速直線勻加速直線1.

構(gòu)造：(1)_______，(2)_________，(3)_______2．工作原理(如圖6－3－1所示)示波管Ⅰ(考綱要求)圖6－3－1電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏_____，在那里產(chǎn)生一個亮斑．(2)YY′上加的是待顯示的_________，XX′上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像．中心信號電壓一圖二結(jié)論電子以初速度v0沿垂直電場強度方向射入兩平行金屬板間的勻強電場中，現(xiàn)增大兩極板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行金屬板，則電子穿過平行金屬板所需要的時間 (

)．A．隨電壓的增大而減小B．隨電壓的增大而增大C．加大兩板間距離，時間將減小D．與電壓及兩板間距離均無關(guān)4．答案

D(2011·長春調(diào)研)如圖6－3－3所示，靜止的電子在加速電壓為U1的電場作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓為U2的電場作用下偏轉(zhuǎn)一段距離．圖6－3－35．現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應該 (

)．答案

A

首先對帶電粒子進行受力分析，弄清帶電粒子的運動狀態(tài)，然后再選用恰當?shù)奈锢硪?guī)律求解．如果應用牛頓運動定律，要弄清帶電粒子的受力情況和運動情況，再靈活運用運動學公式求解；如果運用動能定理，關(guān)鍵要弄清帶電粒子的初、末狀態(tài)及哪些力做功．考點二帶電體在勻強電場中做直線運動問題的分析在一個水平面上建立x軸，在過原點O右側(cè)空間有一個勻強電場，電場強度大小E＝6×105N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個電荷量q＝5×10－8【變式2】圖6－3－7C、質(zhì)量m＝0.010kg的帶負電絕緣物塊．物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，沿x軸正方向給物塊一個初速度v0＝2m/s，如圖6－3－7所示，求：(1)物塊最終停止時的位置；(g取10m/s2)(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量．解析

(1)第一個過程：物塊向右做勻減速運動到速度為零．Ff＝μmg

F＝qEFf＋F＝ma

2as1＝v02s1＝0.4m第二個過程：物塊向左做勻加速運動，離開電場后再做勻減速運動直到停止．由動能定理得：Fs1－Ff(s1＋s2)＝0得s2＝0.2m，則物塊停止在原點O左側(cè)0.2m處．(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量ΔE＝Wf＝－2μmgs1＝－0.016J.答案

(1)原點O左側(cè)0.2m處(2)－0.016J求解帶電粒子偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路考點三帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題圖6－3－8在示波管模型中，帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后，需再經(jīng)歷一段勻速直線運動才會打到熒光屏上而顯示亮點P.如圖6－3－8所示.(1)確定最終偏移距離OP的兩種方法思路1：思路2：(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能(或速度)的兩種方法思路1：思路2：如圖6－3－9所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為L、電場強度為E的勻強電場，在與右側(cè)虛線相距也為L處有一與電場平行的屏．現(xiàn)有一電荷量為＋q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計)，以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場【典例3】圖6－3－9中，v0方向的延長線與屏的交點為O.試求：(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間；(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tanα；(3)粒子打到屏上的點P到O點的距離x.如圖6－3－10所示，金屬板A、金屬網(wǎng)B、熒光屏C彼此平行，A、B之間的距離d1＝9cm，B、C之間的距離