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帶電粒子在電場中的運動

帶電粒子在電場中的運動

一、教學(xué)目標 

1.了解——只受電場力,帶電粒子做勻變速運動。

2.重點掌握初速度與場強方向垂直的——類平拋運動。

3.滲透物理學(xué)方法的教育:運用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計粒子重力。

二、重點分析

初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動,沿電場方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運動,垂直于電場方向為勻速直線運動。

三、主要教學(xué)過程 

1.帶電粒子在磁場中的運動情況

     若帶電粒子在電場中所受合力為零時,即∑F=0時,粒子將保

持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

  帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài),該粒子帶正電還是負電?

 

分析  帶電粒子處于靜止狀態(tài),∑F=0mg=Eq,因為所受重力豎直向下,所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下,所以帶電體帶負電。

②若∑F0且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動)

打入正電荷,將做勻加速直線運動。

打入負電荷,將做勻減速直線運動。

 

 

③若∑F0,且與初速度方向有夾角(不等于0°,180°),帶電粒子將做曲線運動。

mgEq,合外力豎直向下v0與∑F夾角不等于0°或180°,帶電粒子做勻變速曲線運動。在第三種情況中重點分析類平拋運動。

2.若不計重力,初速度v0E,帶電粒子將在電場中做類平拋運動。

復(fù)習(xí):物體在只受重力的作用下,被水平拋出,在水平方向上不受力,將做勻速直線運動,在豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。

與此相似,不計mgv0E時,帶電粒子在磁場中將做類平拋運動。

板間距為d,板長為l,初速度v0,板間電壓為U,帶電粒子質(zhì)量為m,帶電量為+q

①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動,x=v0t;在沿電

 

若粒子能穿過電場,而不打在極板上,側(cè)移量為多少呢?

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

注:以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出,此時v0t不再等于板長l,應(yīng)根據(jù)情況進行分析。

 

 

 

 

 


設(shè)粒子帶正電,以v0進入電壓為U1的電場,將做勻加速直線運動,穿過電場時速度增大,動能增大,所以該電場稱為加速電場。

進入電壓為U2的電場后,粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn),設(shè)電場稱為偏轉(zhuǎn)電場。

 

1質(zhì)量為m的帶電粒子,以初速度v0進入電場后沿直線運動到上極板。

1)物體做的是什么運動?

2)電場力做功多少?

3)帶電體的電性?

 

 

 

 

 

如圖,一平行板電容器板長l=4cm,板間距離為d=3cm,傾斜放置,使板面與水平方向夾角α=37°,若兩板間所加電壓U=100V,一帶電量q=3×10-10C的負電荷以v0=0.5m/s的速度自A板左邊緣水平進入電場,在電場中沿水平方向運動,并恰好從B板右邊緣水平飛出,則帶電粒子從電場中飛出時的速度為多少?帶電粒子質(zhì)量為多少?

 

 

 

 

 

3 一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為l處,有一根管口比小球直徑略大的

管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向水平向左的勻強電場。如圖:

 


求:(1)小球的初速度v

2)電場強度E的大小;

3)小球落地時的動能。

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