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- 2021-05-31 发布
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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?
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