帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)講解及習(xí)題(含答案)

1、第1章靜電場(chǎng)第08節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)[知能準(zhǔn)備]1利用電場(chǎng)來改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，最簡(jiǎn)單情況有兩種，利用電場(chǎng)使帶電粒子________；利用電場(chǎng)使帶電粒子________2示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由電子槍、_____________和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空[同步導(dǎo)學(xué)]1帶電粒子的加速(1)動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行方向進(jìn)入電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加(減)速直線運(yùn)

2、動(dòng)，如果是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則做勻加(減)速運(yùn)動(dòng)(2)功能關(guān)系分析：粒子只受電場(chǎng)力作用，動(dòng)能變化量等于電勢(shì)能的變化量(初速度為零)；此式適用于一切電場(chǎng)221qUmv?2022121qUmvmv??2帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(1)動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到恒定的與初速度方向成900角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))(2)運(yùn)動(dòng)的分析方法(看成類平拋運(yùn)動(dòng))：①沿初速度方向做速度為v0的勻速直

3、線運(yùn)動(dòng)②沿電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)例1如圖1—8—1所示，兩板間電勢(shì)差為U，相距為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)—正離子q以平行于極板的速度v0射入電場(chǎng)中，在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電荷的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ為多少解析：電荷在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，受到的力F＝Eq＝Uqd由牛頓第二定律，加速度a=Fm=Uqmd水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由L=v0t得t=Lv0由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：221ats?UdmvqLLmdUqy202202)v(21

4、???帶電離子在離開電場(chǎng)時(shí)，豎直方向的分速度：v⊥dmvqULat0??(1)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)由粒子的初始狀態(tài)和受力情況決定在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子受到的電場(chǎng)力是變力，解決這類問題可以用動(dòng)能定理求解在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子受到的是恒力，若帶電粒子初速度為零或初速度方向平行于電場(chǎng)方向，帶電粒子將做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；若帶電粒子初速度方向垂直于電場(chǎng)方向，帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解，(2)帶電小球、帶電微粒(重力不能忽略)在勻強(qiáng)電

5、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由于帶電小球、帶電微?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)，同時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，其運(yùn)動(dòng)情況由重力和電場(chǎng)力共同決定又因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力都是恒力，其做功特點(diǎn)一樣，常將帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境想象成一等效場(chǎng)，等效場(chǎng)的大小和方向由重力場(chǎng)和電場(chǎng)共同決定例2兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖1—8—3所示，OA＝h，此電子具有的初動(dòng)能是()ABedUhUedhCDdheUdeUh

6、解析：電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場(chǎng)力作用，速度逐漸減小，根據(jù)題意和圖示可知，電子僅受電場(chǎng)力，由能量關(guān)系：，又E＝U／d，，所以O(shè)AeUmv?2021hdUEhUOA??.故D正確deUhmv?2021點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系，結(jié)合動(dòng)能定理即可解答本題例3一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖1—8—4所示如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)設(shè)粒子束不會(huì)擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場(chǎng)