★研究帶電粒子運動的主要工具: 電場力 加速度 電場力的功 動能定理
電場中的帶電粒子一般可分為兩類:
1、基本粒子:如電子,質子,α粒子,正負離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多,一般都不考慮重力。(但并不能忽略質量)
2、帶電微粒:如帶電小球、液滴、塵埃等。除有說明或明確暗示外,一般都考慮重力。
粒子的運動像重力場中的什么運動?
粒子的運動象重力場中的什么運動?
下 面 我 們 來 研 究 電 場 對 帶 電 粒 子 的 加 速 問 題
從動力學和運動學角度分析粒子被加速
從做功和能量的角度分析粒子被加速
粒子只受到電場力,只有電場力做功
還有問題:如果不是勻強電場,上面公式是否適用?
由于電場力做功與場強是否勻強無關,與運動路徑也無關,上面公式仍適用!
顯然,用功能關系解題簡便??!
結論:由于電場力做功與場強是否勻強無關,與運動路徑也無關,所以在處理電場對帶電粒子的加速問題時,一般都是利用動能定理進行處理。
解:電荷量為e的電子從金屬絲移動到金屬板。兩處的電勢差為U,電勢能變化(減少)為e U.電勢能的變化全部轉化為電子的動能。
例1:實驗表明,熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V,從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后,從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大?設電子剛從金屬絲射出時的速度為零。
下面我們來研究 電場對帶電粒子的 偏轉問題
不計重力,初速度垂直于電場方向飛入勻強電場
1)粒子在與電場垂直的方向上做  勻速直線運動
2)粒子在與電場平行的方向上做  初速度為零的勻加速直線運動 
類似平拋運動的分析方法
例2: 一電子水平射入如圖所示的電場中,射入時的速度V0.兩極板的長度為L,兩極板相距d,極板間電壓為U.求電子離開電場時速度偏轉角φ的正切值。
電子離開電場時沿電場方向的分速度為Vy,
離開電場時的偏轉角度為
結論:帶電粒子以初速度垂直于電場方向飛入勻強電場的問題就是一個類平拋的問題。★粒子在與電場垂直的方向上做勻速直線運動★粒子在與電場平行的方向上做初速度為零的勻加速直線運動 
下面看看加速和偏轉一體的問題
例3:如圖所示,有一電子(電量為e、質量為m)經(jīng)電壓U1加速后,沿平行金屬板A、B中心線進入兩板,A、B板間距為d、長度為l, A、B板間電壓為U2,屏CD足夠大,距離A、B板右邊緣2l,AB板的中心線過屏CD的中心且與屏CD垂直。試求電子束打在屏上的位置到屏中心間的距離。
對加速過程由動能定理:
電子離開電場,就好像從中點沿直線離開的:
1、示波器的作用: 觀察電信號隨時間變化的情況
2、示波管的結構: 由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成
產(chǎn)生高速 飛行的電子束
例4:(多選)示波管的構造如圖所示.如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑,那么示波管中的(  )
A.極板X應帶正電 B.極板X′應帶正電C.極板Y應帶正電 D.極板Y′應帶正電
答案 AC解析 根據(jù)亮斑的位置,電子偏向XY區(qū)間,說明電子受到電場力作用發(fā)生了偏轉,因此極板X、極板Y均應帶正電.

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第4節(jié) 帶電粒子在電場中的運動

版本: 魯科版 (2019)

年級: 必修 第三冊

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