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课件网) 1.4 带电粒子在电场中的运动 示波器和直线加速器等设备通过电场来控制带电粒子的运动 当带电粒子受到的重力远远小于电场力时，即mg qE，则可忽略重力的影响．但要注意，忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量． 是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定．通常情况下： ①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)； ②带电颗粒：如液滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力． 带电粒子的重力在受力分析时是否考虑？ 方法1：动能定理 质子到达负极板时的速度v 则由动能定理 得 利用电场可以让带电粒子得到加速获得动能和速度。 通过改变两极板间的电压，可以控制带电粒子获得的动能和速度。 1、带电粒子的直线运动 匀加速直线运动 方法2：牛二和运动学公式 质子在电场中的加速度a 牛顿第二定律: 得 匀强电场中：F=qE 用匀变速直线运动规律，质子运动到负极板时： 也可得到：到负极板时质子的速度： 例题： 如图所示，平行金属极板的间距为d.质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动达到上极板． (1)带电粒子做的是什么运动？ (2)电场力做功多少？ (3)带电粒子的电性如何？ [答案] (1)做匀速直线运动 (2)mgd (3)带负电 + - v0 变形： (1)带电粒子做的是什么运动？ (2) 带电粒子的电性如何？ 各种原因的限制，加速电压难以达到理想水平，只加速一次，带电粒子的动能难以达到实际的需要，因此可以采用多次加速直线加速器、回旋加速器。 2、带电粒子在电场中的偏转 + + + + + + + + + + 板间距d，电压U，长度L m，q 运动状态分析 电场力垂直初速度v0方向 处理问题方法 化曲为直 分成两个垂直的直线运动 初速度水平向右： 匀速直线运动 电场力方向上： 初速为零的匀加速直线运动 加速度a： + + + + + + + + + + 板间距d，电压U，长度L m，q 重力不计 L=v0·t 如图所示，一质子水平射入竖直偏转电场中，由于受到竖直方向静电力的作用，质子射出时将发生偏转。已知质子的质量m=1.7×10-27kg,电荷量q=1.6×10-19C,射入时速度v0=2.0×105m/s,极板长l=4.0cm,两极板间距离d=2.0cm,极板间电压U=100V,入射方向与极板平行，不考虑重力的影响。求质子离开电场时竖直方向偏移的距离y和偏转的角度α. 1、粒子受到竖直向下的电场力。 2、运动规律分析:粒子作类平抛运动。 x方向：匀速直线运动 Y方向：加速度为的 匀加速直线运动。 3、x方向 4、y方向 5、离开电场时的偏转角度的正切： 1、带电粒子在电场中运动的偏转角度与哪些因素有关？ 2、对给定的带电粒子，在其速度一定时，要使通过偏转电场时增大偏转角度，应该怎样调节两极板间的电压？ 1、不同的带电粒子，只要比荷相同，以相同的初速度进入同一偏转电场，偏移的距离y和偏转角α都相同。 2、以相同的初动能进入同一偏转电场的带电粒子，只要电荷量q相同，偏移的距离y和偏转角α都相同。 示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。 一束电子流经 U = 1 500 V 的加速电压加速后，在距两平行板等距离处进入平行板间的匀强电场，入射方向与极板平行，如图 所示。若两板间距 d = 2.0 cm，板长 l = 5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？ 又因为 所以 3、不同带电粒子由静止开始，经过同一电场加速，再进入同一偏转电场，偏移的距离y和偏转角α都相同。（轨迹重合） 示波器是先使带电粒子加速，再使带电粒子偏转来工作的。 v0 v vx vy α θ θ O m q x y U L d 1）速度的反向延长线与初速度的交点是位移的中点； 2）速度夹角的正切是位移夹角正切的2倍； v0 v v0 vy y ... ...
