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1、第一章静电场第一章静电场一、带电粒子在电场中的直线运动一、带电粒子在电场中的直线运动1 1、在匀强电场中、在匀强电场中( (不计重力不计重力) )运动角度：运动角度：能量的角度：能量的角度：2 2、在非匀强电场中：、在非匀强电场中：一般从能的角度一般从能的角度例例1 1：如图，在：如图，在A A处有一处有一静止的带电静止的带电体，若体，若P P处有处有一群静止的质子和一群静止的质子和粒子，只在电场力作用下由粒子，只在电场力作用下由 P P运动运动到到QQ，则到则到QQ时质子和时质子和粒子的速粒子的速度之比为度之比为 （ ）B 2:1C 4:1A :1 D 1 :APQ A例例2 2、如图所示，
2、水平放置的、如图所示，水平放置的A A、B B两两平行金属板相距平行金属板相距h h，上板带正电。现上板带正电。现有质量是有质量是mm、带电量为带电量为+q+q的小的小球，球，在板下方距离在板下方距离B B为为H H的的P P处，以初速度处，以初速度V V0 0竖直向上运动，并从竖直向上运动，并从B B板板小小 孔进入孔进入板间电场。欲使小球刚好打到板间电场。欲使小球刚好打到A A板，板，求求A A、B B间的电势差间的电势差U UABABABHPV0+ + + + + + +- - - - - - -h利用牛顿运动定律和运动学公式利用牛顿运动定律和运动学公式:解法一：解法一：又又小球从小球从
3、P P到到B B： 小球从小球从B到到A：解得解得:解法二解法二： 小球从小球从P P到到A A的全的全过程，过程， 由由动能定理有动能定理有: :解得解得:关于重力是否考虑的问题关于重力是否考虑的问题1 1 、题目明确了重力不计或不能忽略、题目明确了重力不计或不能忽略重力的情况重力的情况2 2 、题目未明确的情况下、题目未明确的情况下: :a. a. 基本粒子基本粒子( (如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等) )重力一般忽略重力一般忽略. .b. b. 带电颗粒带电颗粒( (如液滴、尘埃、小球等如液滴、尘埃、小球等) )重力一般不能忽略重力一般不能忽略. .二、带电粒子在电场中的偏转二
4、、带电粒子在电场中的偏转 当带电粒子以初速度、当带电粒子以初速度、V V0 0垂垂直进入匀强电场时直进入匀强电场时: :1 1 、受力及运动状态、受力及运动状态仅受电场力且与仅受电场力且与V V0 0垂直垂直, ,故作类平故作类平抛运动抛运动. .2 2 、处理方法、处理方法: :类比平抛运动类比平抛运动3 3 、基本公式、基本公式: : 例例3 3 、如图、如图, ,设质量为设质量为m,m,电量为电量为q q的带的带电粒子以初速度电粒子以初速度V V0 0沿垂直于电场的方向沿垂直于电场的方向进入长为进入长为L, L,间距为间距为d,d,电势差为电势差为U U的平行金的平行金属板间的匀强电场中
5、属板间的匀强电场中, ,若不计粒子的重力若不计粒子的重力. .(1) (1) 粒子穿越电场的时间粒子穿越电场的时间 t t(2) (2) 粒子离开电场时的速度粒子离开电场时的速度V V(3) (3) 粒子离开电场时的侧移距离粒子离开电场时的侧移距离y y(4) (4) 粒子离开电场时的速度偏角粒子离开电场时的速度偏角VVxVy- -V0+UL （1 1）粒子在垂直电场方向以）粒子在垂直电场方向以V V0 0做匀做匀速直线运动速直线运动,L= V,L= V0 0 t, t,得得 （2 2）粒子沿电场方向做匀加速直线运粒子沿电场方向做匀加速直线运动动, ,加速度加速度粒子离开电场时平行电场方向的分
6、速度粒子离开电场时平行电场方向的分速度所以所以所以所以(3) (3) 粒子离开电场时的侧移距离粒子离开电场时的侧移距离y y(4) (4) 粒子离开电场时的速度偏角粒子离开电场时的速度偏角练习练习: :如图如图ABAB、CDCD为平行金属板为平行金属板,A,A、B B两板间电势差为两板间电势差为500V,C500V,C、D D始终和电始终和电源相接源相接, ,测的其间的场强为测的其间的场强为10104 4V/m,V/m,一质一质量为量为2.52.51010-24-24, ,电荷量为电荷量为8 81010-16-16C C的的带电粒子带电粒子( (重力不计重力不计) )由静止开始由静止开始, ,
7、经经A A、B B加速后穿过加速后穿过CDCD发生偏转发生偏转, ,最后打在荧光最后打在荧光屏上屏上, ,已知已知C C、D D极板长均为极板长均为4cm,4cm,荧光屏荧光屏距距CDCD右端的距离为右端的距离为3cm,3cm,问问: : (3)(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大粒子打在荧光屏上时的动能为多大? ?(2) (2) 粒子打在荧光屏上距粒子打在荧光屏上距OO点下方多远处点下方多远处(1) (1) 粒子带正电还是带负电粒子带正电还是带负电? ?- - - - + + + + DABSLCO(1)因为初速度为0,AB间为匀强电场,粒子在AB间做匀加速直线运动分析:(2) 在竖直电场中
8、因为有水平初速度,粒子做类平抛运动(3) 出电场后,因为合外力为0粒子做匀速直线运动.所以 粒子带正电A- - - - + + + + D DB B S SL LOOC C（2 2）出）出ABAB电场时速度电场时速度水平方向水平方向: :竖直方向竖直方向: :其中其中由此得到由此得到代入数据可得代入数据可得(3)(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大粒子打在荧光屏上时的动能为多大? ?- - - - + + + + DABSLOC由刚刚的推导知道由刚刚的推导知道: :所以粒子打在荧光屏上动能所以粒子打在荧光屏上动能: :代入数据可得代入数据可得 带电粒子在各类电场中运动带电粒子在各类电场中运动性
9、质取决于性质取决于: :(1) (1) 受力情况受力情况(2) (2) 初始状态初始状态 再由运动的有关规律或动量再由运动的有关规律或动量, ,能量能量的有关规律来求解的有关规律来求解练习：如图练习：如图 从从F F处释放一个无初速度处释放一个无初速度电子向电子向B B板方向运动板方向运动, ,指出下列对电子运指出下列对电子运动描述中动描述中, ,正确的是正确的是( (设电源电动势均为设电源电动势均为U): ( U): ( ) )FADCBA A、电子到达、电子到达B B板时的动板时的动能是能是UevUevB B、电子从、电子从B B板到达板到达C C板板时动能的变化量为零时动能的变化量为零 C C、电子到达、电子到达D D板时动能板时动能时时UevUev 、电子在板与板、电子在板与板间作往返运动间作往返运动
