带电粒子在电场中的运动一.doc

带电粒子在电场中的运动一（直线运动）
一、受力分析
1.一般来说，一切微观粒子，如电子、质子、α粒子、各种离子等在电场中受到的电场力远大于重力（万有引力），重力（万有引力）可忽略不计，但并不忽略质量；
2.带电的液滴、油滴、尘埃、小球等，除有明确的暗示和说明外，一般都必须考虑重力。
3.在条件不明确的情况下，应比较Eq和mg的大小，当Eq>>mg时，可忽略重力。
二、带电粒子在电场中的直线运动
1．带电粒子在匀强电场中做匀速直线运动
2．带电粒子的加速或减速
例1.如图，在真空中有一对平行金属板，接上电压为u的电池组。有一个带电量为+q，质量为m的带电粒子（重力不计）以初速度v0穿过正极板上的小孔进入电场，在电场中被加速，到达负极板时从负极板上正对的小孔穿出。求其穿出时速度大小v？
（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与_______在同一直线上，做__________运动。

若不是匀强电场，则带电粒子做_________运动．
（2）用功能观点分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于___________________．
即：____________________（初速度为零时）；_____________________（初速度不为零时）．
注意:1.以上公式适用于一切电场（包括匀强电场和非匀强电场）。
2.若只有电场力做功，电势能和动能的总和守恒；若只有重力和电场力做功，电势能和机械能的总和守恒；
3.在计算电场力做功时，应充分注意电场力做功与路径无关的特点。若电场力是恒力，既可以用W=FScosθ也可以用W=qU来计算。而当电场力是变力时，就一定要用W=qU来计算电场力的功。
课堂练习：
1.下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场加速后，哪种粒子的速度最大：（ ）
A、质子； B、氚核； C、α粒子； D、钠离子。

2.如图所示，两平行金属板间的距离是d，两板间的电压是U，今有一电子从两板间的O点沿着垂直于板的方向射出到达A点后即返回，若OA距离为h，则此电子具有的初动能是_________________

3.如图所示，电子由静止开始从 A 板向 B 板运动，当到达B板时速度为V，保持两板间电压不变，当增大两板间距离时，V________,电子在两板间运动的时间________.若断开电源后再增大两板间距离时，V________,电子在两板间运动的时间________.

4.如图所示，从F处释放一个无初速的电子向B极方向运动，指出下列对电子运动的描述中哪句是错误的（设电源电动势为U）（ ）
A．电子到达B板时的动能是UeV B．电子从B板到达C板动能变化量为零
C．电子到达D板时动能是UeV D．电子在A板和D板之间做往复运动

例2.如图所示，两块相距为d、足够长的金属板平行竖直放置，长为L的细绝缘线一端栓质量为m的带电小球，另一端固定在右板上某点，小球静止时绝缘线与竖直方向的夹角为θ。在某时刻，把细线烧断，问小球如何运动，最后打到哪块金属板上，用了多少时间？

变式训练：如图所示，两块与水平方向成α角的平行金属板AB、CD垂直于纸面正对放置，带等量异种电荷，板长均为L，有一质量为m、带电量为+q的微粒从金属板A端以速度υ0沿水平方向进入两板间，并沿直线从金属板D端射出，试求两板间的电压是多少？带电微粒从D端射出时的速度是多少？

t
φ
-U0
O
T/2 T 3T/2 2T
思考题：
1.如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是（ ）
A．从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上
B．从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间做往复运动
C．从t=T/4时刻释放电子，电子一定会在两板间做往复运动
D．从t=3T/8时刻释放电子，电子必将回到左极板小孔处

2.如图所示,水平放置的两平行金属板A、B相距d,电容为C,开始两板均不带电,A板接地且中央有孔.现将带电量为q、质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速度地滴下,落向B板后电荷全部传给B板.求:(1)第几滴液滴在A、B间做匀速直线运动? (2)能够到达B板的液滴不会超过多少滴?

3.质量为m,带电量为+q的微粒在O点以初速v0与水平方向成θ角射出，如图所示，微粒在运动过程中所受阻力大小恒为f。
(1)如在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值。
(2)若加上大小一定、方向水平向左的匀强电场，仍保持微粒沿v0方向做直线运动，并且经过一段时间后微粒又回到O点，求微粒回到O点时的速率。