带电粒子在电场中的运动[下学期]

引言带电粒子在电场中要受到电场力的作用，产生加速度，速度的大小和方向都会发生变化。在现代科学实验和技术设备中，常常根据这个道理，利用电场来改变或控制带电粒子的运动。我们讨论两种最简单的情况：一是利用匀强电场使带电粒子加速，另一种是利用匀强电场使带电粒子偏转。一、带电粒子在电场中加速（1）匀强电场：如在带等量异种电荷的平行金属板之间的电场（2）非匀强电场：如单个的正电荷形成的电场、单个的负电荷形成的电场、等量异种电荷形成的电场、等量同种电荷形成的电场、点电荷与带电平板所形成的电场等。1、带电粒子：（1）基本粒子（电子、质子等），一般不计重力（2）带电体（液滴、尘埃、小球等），重力不能忽略2、电场：电场和重力场比较EqqGGh不计粒子重力不计空气阻力例题：在加上电压U并处于真空中的金属板间有一正电荷q，质量为m，只在电场力作用下从静止开始向负极板移动，求电荷到达负极板时的速度？U•q+-求解带电粒子的加速问题:(任何电场都适用)常用动能定理qU=mv2/2qU=mvt2/2–mv02/2小结（不计粒子的重力）①在匀强电场中②在非匀强电场中注：无论在匀强或非匀强电场中，当v0=0时都有则例：实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。电子的质量为0.91*10-30kg，电子的电荷量e=1.6*10-19C解：金属丝和金属板间的电场虽然不是匀强电场，但可用（1）式求出v：代入数据得：v=3.0*107m/s你答对了吗？？？二、带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向射入电场，若不计粒子的重力，则做类似平抛运动。例题一电子水平射入图示的电场中，射入时的初速度3*107m/s。两极板的长度为6cm，相距2cm，极板间的电压为200V，求电子射出电场时竖直偏移的距离和偏移的角度。解：电子在竖直方向做匀加速运动，加速度a=F/m=qE/m=qU/md.电子射出电场时竖直偏移的距离y=at2/2，其中为飞行时间，电子在水平方向做匀速运动，由L=v0t可求得t=L/v0，将a和t代入y=at2/2中，得到代入数值得y=0.36cm电子离开电场时竖直方向的分速度，离开电场时的偏转角度为角度为6.8度初出茅庐1）一个初速度为零的电子，在场强为4.0×103V/m的匀强电场中被加速，求经过2.0×10-8s后，电子的速度和动能。解：①电子在匀强电场中的加速度:a=F/m=eE/m速度:v=at=eEt/m=1.4×10-7m/s②动能Ek==8.9×10-17J说明：本题也可以由动量定理Ft=△mv求速度。（3）两块平行的金属板A、B之间的电压是80V，一个电子以6.0×106m/s的速度从小孔C垂直A板进入电场，该电子能打在B板上吗？如果能打在B板上，它到达B板时的速度有多大？如果电源电压变为120V，情况又会怎样？（2）一动能为1000eV的电子，沿着与电场垂直的方向进入匀强偏转电场，已知偏转电极长6.0cm，相距离1cm，偏转电压4.0V，求电子离开偏转电场时的偏转角度。解:①电子射入电场时具有的初动能:Ek==1.6×10-17J,电子从A板到达B板需克服电场力做功:W=qU=1.6×10-19×80J=1.3×10-17JEkW,可见电子能打在B板，②到达B板时的速度为v=③如果电源电压变为120V，则电子从A板到达B板需克服电场力做功：W’=qU=1.6×10-19×120J=1.9×10-17J，这时EkW’,电子不能打在B板。解：由偏转角度公式及1eV=1.6×10-19J,有==0.012,得：φ=0.69°谢谢！