带电粒子在匀强电场中的运动
一、带电粒子(带电体)在电场中的直线运动
1.带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F合=0,粒子或静止,或做匀速直线运动。
(2)粒子所受合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上,带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。
2.用动力学方法分析
, ;v2– =2ad。
3.用功能观点分析
匀强电场中:W=Eqd=qU= mv2– m
非匀强电场中:W=qU=Ek2–Ek1
4.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法
5.处理带电粒子在电场中运动的常用技巧
(1)微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动,通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。
(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动,除题中说明外,必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。
二、带电粒子在电场中的偏转
1.粒子的偏转角
(1)以初速度v0进入偏转电场:如图所示
设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U1,若粒子飞出电场时偏转角为θ
则tan θ= ,式中
vy=at= · ,vx=v0,代入得
结论:动能一定时tan θ与q成正比,电荷量一定时tan θ与动能成反比。
(2)经加速电场加速再进入偏转电场
若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有: ,得: 。
结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场。
2.带电粒子在匀强电场中的偏转问题小结
(1)分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键
①条件分析:不计重力,且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直,则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。
②运动分析:一般用分解的思想来处理,即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。