帶電粒子在電場中的運動知識梳理+典型例題+隨堂練習(xí)含答案

1、帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動回顧：回顧：1、電場的力的性質(zhì)：E=Fq2、電場的能的性質(zhì)：Ep=?qWAB=UABq3、是否考慮重力①基本粒子:如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示外一般不考慮重力.②帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等除有說明或明確暗示外一般都不能忽略重力.一、帶電粒子在電場中的加速一、帶電粒子在電場中的加速如圖，不計重力，分析粒子由A板運動到B板時的速度多大。１、動力學(xué)方法：１、動力學(xué)方法：

2、由牛頓第二定律：由運動學(xué)公式：問：若初速度不為零，則表達式怎么樣？問：上面的表達適用于勻強電場，若是非勻強電場呢？2、動能定理：、動能定理：由動能定理：總結(jié)：動能定理只考慮始末狀態(tài)，不涉及中間過程，使用起來比較方便簡單。例題1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）A、質(zhì)子B、電子C、氘核D、氦核過度：過度：以上是帶電粒子在電場中的加速，研究的是直線運動的情況，下面我們來研究帶電粒子在電場中做

3、曲線運動的情況。二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)如圖，平行兩個電極板間距為d，板長為l，板間電壓為U，初速度為v0的帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為＋q分析帶電粒子的運動情況：假設(shè)粒子成功飛出(重力不計重力不計)引導(dǎo)：引導(dǎo)：分析粒子進入電場后的受力情況和運動情況，從而得出粒子在電場中做類平拋運動學(xué)生活動：學(xué)生活動：類比平拋運動的規(guī)律，分析粒子在電場中的側(cè)移距離和偏轉(zhuǎn)角度側(cè)移量：偏轉(zhuǎn)角：ABUdEFvmFa?mqE?mdqU

4、?adv202??adv2?mqU2?202vmqUv??2022121mvmvqU??202vmqUv??解：（1）粒子穿越加速電場獲得的速度1v設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為，電量為，經(jīng)電壓加速后速度為。由動能定理有，mq1U1v21121mvqU?mqUv112?（2）粒子穿越偏轉(zhuǎn)電場的時間：t帶電粒子以初速度平行于兩正對的平行金屬板從兩板正中間射入后，在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間為，則1vt112qUmLvLt??（3）粒子穿越偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向

5、的加速度：a帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時沿電場方向的加速度dmqUmFa2???（4）粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移距離：y帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時沿電場方向作初速度為0的做勻加速直線運動dULULqUmdmqUaty1222122422121?????（5）粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向的速度為：yv帶電粒子離開電場時沿電場方向的速度為，則yv122mUqdLUatvy??（6）粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏角：?設(shè)飛出兩板間時的速度方向與水平方向夾

6、角為。則?dULUvvxy122tan???②、帶電粒子在復(fù)合場中的運動、帶電粒子在復(fù)合場中的運動【例2】如圖6－4－6，水平方向的勻強電場中，有質(zhì)量為m的帶電小球，用長L的細線懸于O點當小球平衡時，細線和豎直方向成θ角如圖所示現(xiàn)給小球一個沖量，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運動問：小球在軌道上運動的最小速度是多少？【解析解析】方法一：設(shè)小球在圖6－4－7中的Q處時的速度為u，則mgcosα＋qEsinα＋T＝mv2L開始小球平衡時有qE

7、＝mgtanθ∴T＝mv2L－mgcos(θ－α)cosθ可以看出，當α＝θ時，T最小為：T＝mv2L－mgcosθ若球不脫離軌道T≥0，所以cosugLq所以最小速度為cosgLq方法二：由題給條件，可認為小球處于一個等效重力場中，其方向如圖6－4－8，等效重力加速度g′＝gcosθK為此重力場“最低點”，則圖中Q便是圓周運動“最高點”小球在Q有臨界速度v＝＝gL￠時，小球恰能完成圓周運動cosgLqg￠g￠圖6－4－8圖6－5－1