帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),高三物理第一輪復(fù)習(xí),注：某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判定。,電場(chǎng)中的帶電粒子一般可分為兩類： 1、帶電的基本粒子：如電子，質(zhì)子，粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場(chǎng)力相比小得多，除非有特殊說明，一般都不考慮重力（但并不能忽略質(zhì)量）。,2、帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除有說明以外，一般都要考慮重力。,一、電場(chǎng)中的粒子是否考慮重力,二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),1、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡,2、帶電粒子在電場(chǎng)中的變速運(yùn)動(dòng),二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),1、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡,2、帶電粒子在電場(chǎng)中的變速運(yùn)動(dòng),例1、如圖所示，一質(zhì)量為m的帶電小球，用一長(zhǎng)為 的輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上，真?zhèn)€裝置處于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，靜止時(shí)懸線與豎直方向成30角，則（ ）,A 小球帶正電，電量為,B 小球帶負(fù)電，電量為,C 繩子張力為,D 繩子張力為,BD,點(diǎn)評(píng):帶電粒子在電場(chǎng)中受共點(diǎn)力作用而平衡，基本解法是正交分解，對(duì)于三個(gè)共點(diǎn)力作用下的平衡，也可用矢量三角形法。,二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),若帶電粒子在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過分析受力，根據(jù)平衡條件來解決問題。,1、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡,2、帶電粒子在電場(chǎng)中的變速運(yùn)動(dòng),例2、如圖中的虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差均為100V，間距為5cm，一質(zhì)量為0.1kg的帶負(fù)電的小球，以10m/s的速度，沿與水平方向成30角射入電場(chǎng)，若該小球做直線運(yùn)動(dòng)，求：小球的帶電量. 小球沿運(yùn)動(dòng)方向的最大位移.(g=10m/s2),解： 根據(jù)物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件得,所以小球的電量,小球沿初速度方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理,其中,聯(lián)立 兩式解出小球沿運(yùn)動(dòng)方向的最大位移,第二問還能用其他的方法求解嗎？,另解：（2）小球沿初速度方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 加速度,點(diǎn)評(píng)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有時(shí)需要結(jié)合直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件進(jìn)行分析，可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，也可用動(dòng)能定理求解。但兩種方法比較，用功能觀點(diǎn)解題更簡(jiǎn)便。,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,若帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，既可運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法處理，又可以運(yùn)用動(dòng)能定理處理；若帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，則往往只能運(yùn)用動(dòng)能定理方法處理。,二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),若帶電粒子在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過分析受力，根據(jù)平衡條件來解決問題。,1、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡,2、帶電粒子在電場(chǎng)中的變速運(yùn)動(dòng),（1）帶電粒子在電場(chǎng)中的勻變速直線運(yùn)動(dòng),沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,沿電場(chǎng)力方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a,離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量y,離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度,）,（2）帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)粒子重力）,若是垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，則粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，其軌跡為拋物線，可用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法處理。,（3）帶電粒子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)。,離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角,離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量,加速電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由此可知，粒子的偏轉(zhuǎn)角與粒子的 q、m 無關(guān)，僅決定于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。,兩個(gè)推論：,（a）電性相同的不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們?cè)陔妶?chǎng)中留下的軌跡相同。,帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)，作粒子速度的反向延長(zhǎng)線，設(shè)交初速度延長(zhǎng)線于O點(diǎn)，O點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為X，則,（b）粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就好像從極板間 的 處沿直線射出的。,例3、如圖，質(zhì)量m=510-8kg的帶電粒子以v0=2m/s的速度從水平放置的平行金屬板AB中央飛入電場(chǎng),已知板長(zhǎng)L=10cm,板間距離d=2cm,當(dāng)AB間加電壓UAB=103V時(shí),帶電粒子恰好沿直線穿過電場(chǎng)(設(shè)此時(shí)A板電勢(shì)高). 求:(1)帶電粒子的電性,電荷量為多少? (2)AB間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電粒子能從板間飛出?,解：（1）當(dāng)UAB=103V時(shí)，根據(jù)粒子做直線運(yùn)動(dòng)的條件知粒子帶負(fù)電，,由平衡條件得,所以粒子的電量,（2）當(dāng)UAB較小時(shí)，Eqmg,粒子向下偏轉(zhuǎn)，做類平拋運(yùn)動(dòng),聯(lián)立式解出AB間所加電壓的最小值,當(dāng)粒子剛好從B板右端飛出時(shí)，所加電壓具有最小值,當(dāng)UAB較大時(shí)，Eqmg,粒子向上偏轉(zhuǎn)，做類平拋運(yùn)動(dòng),聯(lián)立式解出AB間所加電壓的最大值,故要使粒子能從板間飛出，AB間所加電壓的范圍為,當(dāng)粒子剛好從A板右端飛出時(shí)，所加電壓具有最大值,點(diǎn)評(píng)：這是帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的臨界與極值問題,處理的關(guān)鍵是找出能否飛出電場(chǎng)的臨界條件：粒子恰能飛出極板和恰不能飛出極板,對(duì)應(yīng)著同一臨界狀態(tài)“擦邊球”，然后由臨界狀態(tài)來確定極值,這是求解此類問題的常用方法.,小結(jié),.,一、是否考慮粒子重力 1、帶電的基本粒子 2、帶電微粒,二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡正交分解法 2、帶電粒子在電場(chǎng)中的變速運(yùn)動(dòng) （1）帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 （2）帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,1.一帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( ) A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D.勻速圓周運(yùn)動(dòng),練習(xí)：,2.把一個(gè)傾角為的絕緣斜面固定在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的物體以初速度v0，從A端滑上斜面恰好能沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)？,A,3.(2012新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子( ) A所受重力與電場(chǎng)力平衡 B電勢(shì)能逐漸增加 C動(dòng)能逐漸增加 D做勻變速直線運(yùn)動(dòng),BD,