湖北省宜昌市高中物理 第一章 静电场带电粒子在电场中的运动

湖北省宜昌市高中物理 第一章 静电场带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的运动 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎1. 理解带电粒子在电场中的运动规律；‎ ‎2. 掌握处理带电粒子在电场中的加速和偏转问题的基本思路和方法。‎ ‎【回顾】‎ ‎ 基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等—— 重力 带电粒子 带电微粒：如带电油滴、小球、灰尘等—— 重力 一、带电粒子在匀强电场中的加速 例1：真空中有一对平行金属板AB，板间电压为U，靠近正极板附近有一个带正电粒子，电荷量为q，质量为m,在电场力的作用下从静止开始运动，求粒子到达负极板时的速度v？（不计重力）‎ 方法1:（牛顿运动定律 运动学规律）‎ 方法2:（动能定理）‎ 思考：带电粒子从靠近负极板处释放，粒子到达负极板处速度是多少？‎ ‎【及时归纳】解决带电粒子在匀强电场中加速问题的基本思路：‎ 例2：如图所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，在竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中的中线上由静止释放，可以判定（ ）‎ A．油滴在电场中做抛物线运动 B．油滴在电场中做匀速直线运动 C．油滴在电场中做匀加速直线运动 D．油滴运动到极板上的时间只取决于两板间距离 分析：‎ 二、带电粒子在匀强电场中的偏转 例3：质量为m，电荷量为q的正电荷（不计重力）以初速度v0沿垂直于电场的方向，进入长为L、间距为d、电压为U的平行金属板间的匀强电场中，若粒子能射出电场，求：‎ ‎①粒子穿越电场的时间t；‎ ‎②粒子离开电场时的偏移量y；‎ ‎③粒子离开电场时的速度v ；‎ ‎④粒子离开电场时的速度偏向角θ；‎ ‎【思维拓展】‎ 质子和α粒子由静止经电压U1加速后，又垂直进入电压为U2的匀强电场，若能飞出偏转电场，它们偏移量之比是多少？飞出电场时的方向有什么关系？‎ 例4：质量为m=6.4×10‎-27kg，电荷量为q=1.6×10‎-19C的正电荷（不计重力）由静止经相同电压U1=200V加速后，又垂直进入电压为u随如图所示规律变化的匀强电场，已知偏转极板间距d=‎10cm，板长L=‎10cm，试求该电荷出极板后偏转位移的最大值？‎ ‎【课堂小结】‎ ‎【课后小练】‎ ‎1.如图，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将（ ）‎ A、保持静止状态 B、向左上方做匀加速运动 C、向正下方做匀加速运动 D、向左下方左匀加速运动 ‎2. 如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0．‎4 m，两板间距离d＝4×10－‎3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m ‎＝4×10－‎5kg，电荷量q＝＋1×10－‎8C．（g＝‎10 m/s2）则：‎ ‎（1）微粒入射速度v0为多少？‎ ‎（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？电源的电压U应取什么范围？‎