高中物理新教材必修308 B带电粒子在电场中的运动 中档版.pdf

带电粒子在电场中的运动

知识点：带电粒子在电场中的运动

一、带电粒子在电场中的加速

分析带电粒子的加速问题有两种思路：

1．利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于电场是匀强电场且涉及运动时

间等描述运动过程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v＋at等．

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2．利用静电力做功结合动能定理分析．适用于问题涉及位移、速率等动能定理公式中的物

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理量或非匀强电场情景时，公式有qEd＝mv－mv0(匀强电场)或qU＝mv－mv0(任何

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电场)等．

二、带电粒子在电场中的偏转

如图所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入

匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U.

(1)运动性质：

①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动．

②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动．

(2)运动规律：

lqU

①偏移距离：因为t＝，a＝，

v0md

12qUl2

偏移距离y＝at＝2.

22mv0d

②偏转角度：因为v＝at＝qUl，

y

mvd

0

vyqUl

tanθ＝＝.

v0mdv02

三、示波管的原理

1．示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极

和一对Y偏转电极组成)和荧光屏组成．

2．扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．

3．示波管工作原理：被加热的灯丝发射出热电子，电子经加速电场加速后，以很大的速度

进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个信号电压，在X偏转电极上加一个扫描电压，

当扫描电压与信号电压的周期相同时，荧光屏上就会得到信号电压一个周期内的稳定图像．

技巧点拨

一、带电粒子在电场中的加速

1．带电粒子的分类及受力特点

(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力．

(2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，

处理问题时一般都不能忽略重力．

2．分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法

(1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动．

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(2)利用动能定理：qU＝mv－mv0.若初速度为零，则qU＝mv，对于匀变速运动和非匀

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变速运动都适用．

二、带电粒子在电场中的偏转

如图所示，质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于电场方向射入两极板间，两平

行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l，板间电压为U，板间距离为d，不计

粒子的重力．

1．运动分析及规律应用

粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理．

(1)在v0方向：做匀速直线运动；

(2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动．

2．过程分析

如图所示，设粒子不与平行板相撞

l

初速度方向：粒子通过电场的时间t＝

v0

qEqU

电场力方向：加速