关于带电粒子在电场中运动第1页，共24页，星期日，2025年，2月5日研究运动前的”热身”1、带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力2、何时考虑带电粒子的重力？（1）、基本粒子——物质微观结构中的基本粒子。常见：质子、电子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，常常忽略其重力。（2）带电颗粒常见：带电油滴、带电尘埃、带电小球等除有说明或明确的暗示以外，其重力一般不能忽略。第2页，共24页，星期日，2025年，2月5日3、带电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有什么效果？带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，改变粒子的动能。4、带电粒子在匀强电场中运动时，运动有什么特点?带电粒子在均强电场中运动时，所受电场力是恒力,产生恒定的加速度，所以带电粒子在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似.第3页，共24页，星期日，2025年，2月5日研究带电粒子运动的主要工具：电场力加速度电场力的功动能定理F=qEa=F/mW=qU第4页，共24页，星期日，2025年，2月5日方法1：从动力学和运动学角度分析粒子被加速动力学：F=qEa=F/m运动学：U+-mqd一、带电粒子的加速：第5页，共24页，星期日，2025年，2月5日方法２：从做功和能量的角度分析粒子被加速１)粒子只受到电场力做功＝0思考：如果不是匀强电场，上面公式是否适用？U+-dq≠0显然，用功能关系解题简便！！第6页，共24页，星期日，2025年，2月5日电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电势能变化（减少）为eU.电势能的变化全部转化为电子的动能。解：所以第7页，共24页，星期日，2025年，2月5日求解带电体在电场中运动的二条思路:1.从动力学的角度:可利用牛顿运动定律和运动学的知识2.从能量的角度:可利用动能定理和能量守恒定律结论：由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。第8页，共24页，星期日，2025年，2月5日练习：带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板h=0.8cm,两板间的电势差为300V,如果两板间电势差减小到60V,求带电小球运动到极板上时的速度?+_dh讨论:求带电小球运动到极板上的时间?第9页，共24页，星期日，2025年，2月5日二、带电粒子的偏转沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动沿电场力方向：初速为零的匀加速直线运动1、运动状态：带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力的作用而做匀变速曲线运动，轨迹为抛物线。2、研究方法：运动的合成和分解（类平抛运动）第10页，共24页，星期日，2025年，2月5日不计重力，初速度垂直于电场方向飞入匀强电场１）粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动２）粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动类平抛运动的分析方法l++++++-------qvv0vyydＵX=v0tt==vy=aty=v0Fα=tanαss离开电场时偏移量:离开电场时偏转角:在电场中飞行时间:第11页，共24页，星期日，2025年，2月5日t==vy=aty==tanθ解：代入数据得y=0.36㎝代入数据得θ=6.80第12页，共24页，星期日，2025年，2月5日结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。★粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动★粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动下面看看加速和偏转一体的问题第13页，共24页，星期日，2025年，2月5日例:离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度Ｖ离开场，已知平行板长为Ｌ，两板间距离为d，求：1）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度Ｖ的大小；2）离子在离开偏转电场的横向偏移量和偏转角的正切值。l++++++------