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带电粒子在电场中的运动及综合应用VIP免费

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北 京 四 中 带电粒子在电场中的运动及综合应用 编稿老师:张晓羽 审稿老师:张晓羽 责 编:郭金娟 知识要点: 一、带电粒子在电场中平衡 对于电场中的带电粒子、离子等质量极小的微观粒子,(质子的质量在10-27kg 数量级,电子的质量在10-30kg 数量级)它们所受的重力极小,与它们在电场中受到的电场力相比,可以忽略不计;而对于“微粒、液滴、油滴、小球” 这样的宏观物体,因为它们是由无数微观粒子组成的,它们所受的重力与所受的电场力比较不能忽略。 1、物体的平衡条件。物体所受的合外力为零,将保持静止状态或匀速直线运动状态。 2、这一节的学习方法:将力学知识迁移到电学中来 例、如图所示,以绝缘细线栓一带电小球,带电小球的质量为 m,电量为+q,加一匀强电场,使小球偏离竖直方向 θ 角处于静止状态,问:欲使所加匀强电场的场强最小,匀强电场应沿哪个方向? 分析: 由力学知识可知,当场强方向与绳的拉力方向垂直,即与水平方向呈 θ 角,斜向上。如图。 分析可知,此时的场强大小为 二、带电粒子的加速 利用电场力可以改变粒子的速度,即可以使粒子加速,也可以使粒子偏转。 例、若带电粒子的初速度为零,被加速电压 U 加速,如不计重力。 (1)求粒子到达 B 板时的速度。 解: 利用动能定理:mvB2=qU,则 可见粒子的速度取决于粒子本身的性质及加速电压。 (2)设 D 点为 AB 的中点,求粒子经过 D 点时的速度VD=? 则由 VB2=2a·,VD2=2a·,则。 (3)若 C 为粒子在通过 AB 的中间时刻通过的一点,求 VC=? 则由粒子做匀变速直线运动的规律性,可得。 三、带电粒子在电场中的偏转 以初速v0 垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子,受恒定电场力作用,做类似平抛的匀变速运动,如图所示。 有关参量如下: 1、运动时间: 在初速度v 0 方向上是匀速运动,射出板间时其位移为l,故l=v 0t,所以 。 2、加速度: 忽略重力影响,物体所受电场力即合力,所以 。 3、偏转位移: 带电粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动, 。 4、出射速度 射出板间时速度大小 。 5、速度偏角: 。 四、带电粒子的加速与偏转问题综合应用 如图所示,一个质量为m、带电量为q 的粒子,由静止开始,先经过电压为U1 的电场加速后,再垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中,两金属板板长为l,间距为d,板间电压为U2。 1、粒子射出两金属板间时偏转的距离...

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