帶電粒子在電場中的運(yùn)動

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1．了解——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動。

　　2．重點掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的——類平拋運(yùn)動。

　　3．滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)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(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中運(yùn)動，沿電場方向（或反向）做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，垂直于電場方向為勻速直線運(yùn)動。

　　三、主要教學(xué)過程

　　1．帶電粒子在磁場中的運(yùn)動情況

　�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶鲋兴�受合力為零時，即∑F=0時，粒子將保

　　持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

　　例帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電？

　　分析帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F=0，mg=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(qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

　　②若∑F≠0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(yùn)動。（變速直線運(yùn)動）

　　打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動。

　　打入負(fù)電荷，將做勻減速直線運(yùn)動。

　�、廴簟艶≠0，且與初速度方向有夾角（不等于0°，180°），帶電粒子將做曲線運(yùn)動。

　　mg＞Eq，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(yùn)動。在第三種情況中重點分析類平拋運(yùn)動。

　　2．若不計重力，初速度v0⊥E，帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)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(yùn)動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動。物體的實際運(yùn)動為這兩種運(yùn)動的'合運(yùn)動。

　　與此相似，不計mg，v0⊥E時，帶電粒子在磁場中將做類平拋運(yùn)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。

　�、倭Ｗ釉谂c電場方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)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？

　　②

　�、�

　　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(jìn)行分析。

　　設(shè)粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運(yùn)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(jìn)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。

　　例1質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場后沿直線運(yùn)動到上極板。

　�。�1）物體做的是什么運(yùn)動？

　�。�2）電場力做功多少？

　�。�3）帶電體的電性？

　　例2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(fù)電荷以v0=0。5m/s的速度自A板左邊緣水平進(jìn)入電場，在電場中沿水平方向運(yùn)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？

　　例3一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h(yuǎn)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(qiáng)方向水平向左的勻強(qiáng)電場。如圖：

　　求：（1）小球的初速度v；

　�。�2）電場強(qiáng)度E的大��；

　�。�3）小球落地時的動能。

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