知識(shí)點(diǎn):
源電荷Q與測(cè)試電荷q之間的距離為r,則它們之間的庫(kù)侖力為F=
=q
,因此電荷q處的電場(chǎng)強(qiáng)度E =
。
(1)公式:E=
,Q為真空中點(diǎn)電荷的電荷量,r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。
(2)方向:若Q為正電荷,則場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)檠剡B線Q與該點(diǎn)指向該點(diǎn)的方向;若Q為負(fù)電荷,則場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)檠剡B線Q與該點(diǎn)指向Q的方向。
(3)適用條件:真空中的點(diǎn)電荷。
注意:由于庫(kù)侖定律僅適用于點(diǎn)電荷的電場(chǎng),因此 E =
它也僅適用于真空中的點(diǎn)電荷。
場(chǎng)強(qiáng)疊加
如果空間中有多個(gè)點(diǎn)電荷,則某一點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)該是每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。
注意:場(chǎng)強(qiáng)是一個(gè)矢量,場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循矢量疊加原理——平行四邊形規(guī)則。
電場(chǎng)線的定義
如圖1所示,為一條電場(chǎng)線,A、B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向分別在各點(diǎn)的切線上,箭頭表示各點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向。
圖 1
電場(chǎng)線的性質(zhì)
(1)電場(chǎng)線是假想曲線
電場(chǎng)線不同于“粒子”、“點(diǎn)電荷”等理想化模型,這些理想化模型包含了一些現(xiàn)實(shí)內(nèi)容,具有一定的客觀性,在一定條件下考慮了實(shí)際物理現(xiàn)象的主要、本質(zhì)特征,忽略了次要、非本質(zhì)因素。而“電場(chǎng)線”則完全是虛構(gòu)的、虛構(gòu)的,但它能反映實(shí)際現(xiàn)象的基本規(guī)律,為我們的研究提供便利。
(2)電場(chǎng)線總是從正電荷開(kāi)始,到負(fù)電荷結(jié)束。因此,電場(chǎng)線有起點(diǎn)和終點(diǎn),不是閉合曲線。
(3)電場(chǎng)線不相交。
因?yàn)殡妶?chǎng)中每一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都只有一個(gè)唯一的方向。如果電場(chǎng)線在電場(chǎng)中某一點(diǎn)相交,那么在交點(diǎn)處就會(huì)有兩個(gè)相對(duì)于這兩條電場(chǎng)線的切線方向,該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就會(huì)有兩個(gè)方向,這是不可能的。
(4)電場(chǎng)線不是帶電粒子的軌跡。
也就是說(shuō),只有在這樣的條件下高中物理等量關(guān)系教案,點(diǎn)電荷才會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)。
均勻電場(chǎng)
(1)均勻電場(chǎng)的定義
在一定的電場(chǎng)區(qū)域中,兩塊平行金屬板相互靠近,大小相等,相互面對(duì),且?guī)в械攘康恼⒇?fù)電荷,它們之間的電場(chǎng)除靠近邊緣處外,均為均勻電場(chǎng),如圖2所示。
圖 2
(2)均勻電場(chǎng)的性質(zhì)
① 由于場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,所以均勻電場(chǎng)的電場(chǎng)線是等間距的平行直線。
② 帶電粒子在均勻電場(chǎng)中受到恒定的電力。
如果可以忽略帶電粒子的引力,則在均勻電場(chǎng)中,粒子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng);如果不能忽略帶電粒子的引力,則粒子在這兩個(gè)恒定力的作用下,可能處于平衡狀態(tài)(引力與電場(chǎng)力平衡),也可能做勻速運(yùn)動(dòng)。
視頻教程:
實(shí)踐:
1.如圖所示,三塊平行帶電金屬板
,
,
中心有一個(gè)小孔,位于
,
,
觀點(diǎn)。
從靜態(tài)點(diǎn)釋放的電子可以移動(dòng)到
點(diǎn)擊。現(xiàn)在
棋盤(pán)向右移動(dòng)
點(diǎn),然后通過(guò)
從靜態(tài)點(diǎn)釋放的電子
A. 鍛煉
單擊“返回”
B. 鍛煉
和
點(diǎn)間往返
C. 鍛煉
單擊“返回”
D. 通過(guò)
觀點(diǎn)
2. 平行板電容器在兩塊板之間填充有云母電介質(zhì),并連接到恒壓直流電源。如果移除云母電介質(zhì),電容器
A.極板上電荷量增加,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大
B.極板上的電荷量減少,極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大
C.極板上的電荷量增加,但極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變
D.極板上的電荷量減少,但極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變
3.如圖所示,平行板電容器上載有相等、相反的電荷,與靜電計(jì)相連。靜電計(jì)的金屬外殼和電容器的下板均接地。兩板之間P點(diǎn)處固定有一個(gè)點(diǎn)電荷。E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,Ep表示P點(diǎn)處點(diǎn)電荷的勢(shì)能,θ表示靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度。若保持下板靜止,將上板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則
A. θ 增大,E 增大
B.θ增大,Ep保持不變
C.θ減小,Ep增大
D.θ減小,E保持不變
4、如圖所示,A、B為平行板電容器的金屬板,G為靜電計(jì)。剛開(kāi)始時(shí),開(kāi)關(guān)S閉合,靜電計(jì)指針張開(kāi)到一定角度,下列哪種操作可以增大指針張開(kāi)角度?
A. 保持開(kāi)關(guān) S 閉合,并將 R 上的滑塊向右移動(dòng)
B.保持開(kāi)關(guān)S閉合,并分開(kāi)A板和B板。
C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,將A板和B板移近一點(diǎn)。
D、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,分離A板和B板。
5、如圖所示,在平行板電容器PQ的兩個(gè)極板上加一個(gè)恒定的電源,Q板上有兩個(gè)小孔A、B。一帶電粒子以一定的初速度從小孔A射入平行板P、Q之間的真空區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后,擊中Q板上如圖所示的位置。為了使粒子在其他條件不變的情況下從Q板上的小孔B射出,可實(shí)現(xiàn)如下操作(忽略粒子的重力):
A. 保持開(kāi)關(guān) S 閉合,并適當(dāng)向下移動(dòng) P 板。 B. 保持開(kāi)關(guān) S 閉合,并適當(dāng)向上移動(dòng) P 板。
C.先斷開(kāi)S開(kāi)關(guān),再適當(dāng)向下移動(dòng)P板 D.先斷開(kāi)S開(kāi)關(guān),再適當(dāng)向上移動(dòng)P板
6、如圖所示,平行板電容器連接直流電源和理想二極管(可以理解為正向通電時(shí)短路,反向通電時(shí)開(kāi)路),電源正極接地。最初,電容器不帶電。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合,電路穩(wěn)定后,電容器中一個(gè)帶電油滴位于P點(diǎn),處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列哪項(xiàng)表述是正確的?
A.上板向上移動(dòng),帶電油滴向下移動(dòng)
B.上板向上移動(dòng),P點(diǎn)電位下降
C.上板向下移動(dòng),帶電油滴向下移動(dòng)
D.上板向下移動(dòng),P點(diǎn)電位升高
7、如圖所示,平行板電容器的兩極板與水平地面成2α角,平行板間有均勻電場(chǎng),兩極板間有一條垂直于極板的直線CD,垂線EF與CD相交于O點(diǎn)。一帶電小球沿∠FOD的角平分線從A點(diǎn)經(jīng)O點(diǎn)到B點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng),重力加速度為g。在此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是?
A. 球必定帶負(fù)電。B. 球可以沿勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
C.小球的加速度為gcosαD,小球的重力勢(shì)能的增加量等于小球電勢(shì)能的增加量
8、如圖A所示,在A、B板之間施加交流電壓,如圖B所示,A板電位為0,一個(gè)質(zhì)量為m,帶電荷為q的電子,在t=
此刻它由靜止?fàn)顟B(tài)釋放出來(lái),進(jìn)入兩個(gè)板塊之間并開(kāi)始運(yùn)動(dòng),剛好到達(dá)B板塊。
A.電子在兩極板間以勻加速直線運(yùn)動(dòng)
板 BA 和 B 之間的距離為
C. 電子在兩塊板之間移動(dòng)所需的時(shí)間是
D.如果電子在t=0時(shí)進(jìn)入兩塊板,則電子在板之間沿均勻加速的直線移動(dòng)。
9.如圖所示,平行板電容器的電容為C。兩塊極板A、B,帶相等電荷,電荷相反,呈一定角度放置。一滴質(zhì)量為m,帶電量為-q的油滴,從極板A上的小孔P向??右水平射出,初速度為v0。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t,油滴從小孔P向左水平離開(kāi)極板。油滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不與極板B相撞。重力加速度g已知。
A. 兩板之間的距離 d = v0t/2
B.電容器所帶電荷量為Q=Cmv02/2q
C.兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2mv0/qt
D.兩板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度
10、電源、開(kāi)關(guān)、平行板電容器連接組成如圖所示的電路,開(kāi)關(guān)S閉合后,電源對(duì)電容器充電,電容器上的電荷為Q,極板間電壓為U,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E0。下列哪項(xiàng)表述是正確的?
A. 如果將 A 板向下移動(dòng)一點(diǎn),Q 會(huì)增加;U 會(huì)減少;E0 保持不變
B. 如果將 A 板向下移動(dòng)一點(diǎn),Q 保持不變;U 減小;E0 減小
C.如果關(guān)閉開(kāi)關(guān),將板A稍微向下移動(dòng),Q增加;U保持不變;E0增加
D.如果關(guān)閉開(kāi)關(guān),將板A稍微向下移動(dòng),Q保持不變;U減少;E0保持不變
課件:
課程計(jì)劃:
【教材分析】:
本課題是歷年高考的重點(diǎn)內(nèi)容,綜合性強(qiáng),對(duì)理論分析要求高。帶電粒子加速是電場(chǎng)能量性質(zhì)的應(yīng)用;帶電粒子偏轉(zhuǎn)則側(cè)重于電場(chǎng)力的性質(zhì)。類(lèi)比于恒定力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)(平行運(yùn)動(dòng)),從理論上探究帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律。另外,本課題不僅包括電場(chǎng)的基本性質(zhì),還應(yīng)用了直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,還涉及能量的變換和守恒。類(lèi)比、建模等科學(xué)方法的應(yīng)用也比較典型。
【學(xué)習(xí)情況分析】:
本課是在電場(chǎng)力性質(zhì)的描述和電場(chǎng)能量性質(zhì)的復(fù)習(xí)之后,比較綜合的電場(chǎng)應(yīng)用問(wèn)題。學(xué)生對(duì)電場(chǎng)已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí),只是比較綜合地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。單從電場(chǎng)角度來(lái)講,難度不大,但涉及的問(wèn)題還涉及到動(dòng)能定理和準(zhǔn)拋體運(yùn)動(dòng),提高了綜合水平。因此,在帶電粒子加速與偏轉(zhuǎn)規(guī)律的復(fù)習(xí)上,教師要做好引導(dǎo),爭(zhēng)取讓學(xué)生獨(dú)立完成,提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】:
1. 知識(shí)和技能
使學(xué)生了解和掌握帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律,能正確地分析和回答帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)等問(wèn)題。
2. 流程與方法
通過(guò)對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中加速與偏轉(zhuǎn)過(guò)程的分析,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力和綜合運(yùn)用物理知識(shí)對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析的能力。
3. 情感、態(tài)度和價(jià)值觀
通過(guò)知識(shí)的應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)
【重點(diǎn)難點(diǎn)】:
分析、判斷帶電粒子在電場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),掌握用力、能量的觀點(diǎn)解決帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的思想和方法。
【教學(xué)設(shè)計(jì)】:
帶電粒子在場(chǎng)(引力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng))中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,由于涉及的知識(shí)點(diǎn)多、綜合能力要求高,一直是歷年高考的熱點(diǎn)問(wèn)題。這里需要全面鞏固和深化直線運(yùn)動(dòng)中的加速、減速、往復(fù)運(yùn)動(dòng),水平拋射運(yùn)動(dòng),圓周運(yùn)動(dòng),曲線運(yùn)動(dòng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)等幾個(gè)基本運(yùn)動(dòng),同時(shí)需要綜合運(yùn)用力學(xué)的基本定律,即牛頓第二定律、動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)換和守恒定律等。近年來(lái),全國(guó)高考這部分題目的能力點(diǎn)主要為分析、理解和計(jì)算能力。本課旨在通過(guò)知識(shí)復(fù)習(xí)中的推理推理、例題分析、探索拓展、熱身訓(xùn)練、鞏固練習(xí)等師生活動(dòng)設(shè)計(jì),強(qiáng)化學(xué)生對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析。本部分主要解決加速度與撓度問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、計(jì)算的能力。
【授課方式】:
復(fù)習(xí)法、教學(xué)法、歸納法
【教學(xué)流程】:
1.解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本思想:
1. 受力分析
研究對(duì)象有兩類(lèi):帶電粒子(即基本粒子:例如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等,除非另有規(guī)定或明確暗示,一般不考慮重力,但不能忽略質(zhì)量)和帶電粒子(例如帶電液滴、油滴、灰塵顆粒、小球等,除非另有規(guī)定或明確暗示,一般都考慮重力)。
2. 運(yùn)動(dòng)軌跡及過(guò)程分析
帶電粒子的運(yùn)動(dòng)形式由施加在粒子上的力和粒子的初速度決定。
3.解決問(wèn)題的依據(jù)
(1)力的觀點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。
(2)能量角度:動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)換與守恒定律。
4.準(zhǔn)拋射運(yùn)動(dòng)(參考拋射運(yùn)動(dòng)處理)
(1)沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng);
(2)沿力的方向(垂直于初速度的方向)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零。
2. 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速
如圖所示,在一對(duì)帶電平行金屬板構(gòu)成的均勻電場(chǎng)中高中物理等量關(guān)系教案,兩板間的電壓為U,電場(chǎng)強(qiáng)度為E。若圖中帶正電或負(fù)電的粒子初速度為零,它們?cè)陔妶?chǎng)力的作用下,將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
【思考與討論】
考慮以下兩個(gè)方面來(lái)處理帶電粒子在均勻電場(chǎng)中的加速問(wèn)題:
1.勻速加速直線運(yùn)動(dòng)公式:
2.利用動(dòng)能定理:
結(jié)論
【實(shí)例分析】:
例1:如圖所示,P板附近有一個(gè)電子,從靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng),電子到達(dá)Q板時(shí)的速度正確的解釋是(C)
A.兩板之間的距離越大,加速時(shí)間越長(zhǎng),獲得的速度越大。
B.兩板之間的距離越小,加速時(shí)間越長(zhǎng),獲得的速度越大。
C.與兩板間的距離無(wú)關(guān),只與加速電壓有關(guān)
D.以上解釋都不正確。
3. 均勻電場(chǎng)中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
如圖所示,一質(zhì)量為m,電荷為q的帶電粒子以與極板平行的初速度v0射入長(zhǎng)度為L(zhǎng),極板間距離為d的平行板電容器,兩極板間的電壓為U。
【思考討論】
①.帶電粒子在平行于極板的方向作什么運(yùn)動(dòng)?在垂直于極板的方向作什么運(yùn)動(dòng)?總體來(lái)說(shuō)帶電粒子作什么運(yùn)動(dòng)?
② 求帶電粒子在極板間移動(dòng)的時(shí)間t
③.計(jì)算兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E
④.求帶電粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a
⑤.求帶電粒子從電場(chǎng)中彈射出去時(shí)的橫向位移y
⑥ 計(jì)算帶電粒子沿垂直于極板的方向從電場(chǎng)中彈射出去時(shí)的速度。
⑦.求帶電粒子從電場(chǎng)中射出時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角θ
【學(xué)員總結(jié)】
①.帶電粒子在平行于電極方向做勻速直線運(yùn)動(dòng);在垂直于電極方向做勻速加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零;總體上帶電粒子做準(zhǔn)拋射運(yùn)動(dòng)?
②、帶電粒子在極板間移動(dòng)的時(shí)間:
③.兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為:
④、帶電粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度為:
⑤.帶電粒子從電場(chǎng)中射出時(shí)的橫向位移為:
⑥ 帶電粒子從垂直于極板的電場(chǎng)中射出時(shí)的速度為:
⑦.帶電粒子從電場(chǎng)中射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角θ滿足:
【實(shí)例分析】:
例2:兩塊平行金屬板橫放,板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間距離為d,兩板間電壓為U,上方板為正極。一質(zhì)子以速度v0從兩板中間水平射出,如圖所示。求:
(1)質(zhì)子偏離金屬板時(shí),其橫向位移是多少?
(2)質(zhì)子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度是多少?
分析:質(zhì)子從電場(chǎng)中彈射出來(lái)時(shí)垂直于板方向偏離的距離
質(zhì)子被射出時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為
質(zhì)子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度
【探索與拓展】:
兩塊平行金屬板水平放置,板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間距離為d,兩板間電壓為U,上板電壓為正。一質(zhì)子以速度v0從兩板中間水平射出,如圖所示。試討論:
①當(dāng)兩極板間的電壓滿足什么關(guān)系時(shí),質(zhì)子不能從兩極板間飛出(即質(zhì)子撞擊極板)
② 質(zhì)子從進(jìn)入兩極板到撞擊極板所用的時(shí)間t
【分析】
①由前面的推導(dǎo)可知,質(zhì)子脫離電場(chǎng)時(shí),其橫向位移為:
當(dāng)質(zhì)子的橫向位移大于兩板間距離的一半時(shí),說(shuō)明質(zhì)子在穿過(guò)板之前就已經(jīng)撞擊到了板,也就是
,由該公式我們可以得出:
因此,當(dāng)兩個(gè)極板之間的電壓
質(zhì)子無(wú)法從兩塊板塊之間飛出
② 通過(guò)
可用的
現(xiàn)在
【實(shí)例分析】:
例3:兩塊平行金屬板橫放,板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d。兩板間電壓為U,上方板為正極。一個(gè)質(zhì)子以速度v0從兩板中間水平射出,如圖所示。質(zhì)子離開(kāi)電場(chǎng)后,打到屏幕上的P點(diǎn)。設(shè)屏幕到金屬板右端的距離為s,求OP的長(zhǎng)度。
答:質(zhì)子離開(kāi)金屬板時(shí)的橫向位移為
質(zhì)子離開(kāi)金屬板后,以恒定的速度沿直線運(yùn)動(dòng)。
該勻速直線運(yùn)動(dòng)平行于金屬板的速度分量為
;垂直于金屬板的分速度為
質(zhì)子離開(kāi)金屬板到撞擊屏幕的時(shí)間為
質(zhì)子從離開(kāi)金屬板到撞擊屏幕時(shí),沿垂直于金屬板方向的位移為
OP 的長(zhǎng)度為
【討論】:
一束質(zhì)量為m、電荷為q的帶電粒子束,以與兩塊板平行的速度v0從兩塊板的中心射入均勻電場(chǎng)中,如圖所示。設(shè)兩塊板之間的電壓為U,兩塊板之間的距離為d,板的長(zhǎng)度為L(zhǎng),假設(shè)粒子束不會(huì)撞擊板,則粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到飛出板外的電勢(shì)能變化量為(忽略粒子的重力)。
以下是一位學(xué)生對(duì)此問(wèn)題的解決方法:
解:根據(jù)工作原理,電勢(shì)能的變化量等于電場(chǎng)力所作的功的量:
你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)?jiān)u估該解決方案并解釋你的理由。
分析:帶電粒子在電場(chǎng)中橫向位移為
電場(chǎng)力所作的功是
電勢(shì)能的減少量為
熱身訓(xùn)練:
三粒α粒子在同一位置、同一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),出現(xiàn)如圖所示的軌跡。b剛好從下板邊緣飛出,由此我們可以判斷(A、C、D)
A.當(dāng)b飛離電場(chǎng)時(shí),a剛好撞擊負(fù)極板。
B. b、c同時(shí)飛出電場(chǎng)
C.進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),c速度最大,a速度最小。
D.動(dòng)能增加c最小,a、b相同。
四、均勻電場(chǎng)中帶電粒子加速與偏轉(zhuǎn)綜合問(wèn)題
帶電粒子首先受到電壓
經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,偏轉(zhuǎn)電壓為
偏轉(zhuǎn)的電場(chǎng)產(chǎn)生準(zhǔn)拋射運(yùn)動(dòng)。
離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角
離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)
注意:當(dāng)電場(chǎng)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí),偏轉(zhuǎn)角度和偏移與帶電粒子的質(zhì)量和電荷無(wú)關(guān)。
[示例分析]:
示例4:電子(電荷E)通過(guò)電壓U0加速,并進(jìn)入兩個(gè)平行金屬板,具有距離D和電壓U。:分析:進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的速度為
假設(shè)粒子在ab之間移動(dòng)的時(shí)間為t,然后
已解決
金屬板AB的長(zhǎng)度
電子通過(guò)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能
5.電場(chǎng)和重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)
由于電場(chǎng)均勻電場(chǎng)中帶電顆粒的電場(chǎng)力和重力都是恒定力,因此有兩種處理它們的方法:
1.“正交分解方法”。
2.“等效的重力法”。
,相當(dāng)于“由于重力引起的加速度”。
方向等于“重力”的方向,即重力場(chǎng)中的垂直向下方向。
(有時(shí)有必要結(jié)合線性運(yùn)動(dòng)的條件和彎曲運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。)
[示例分析]:
示例5:如圖所示,平行板電容器的兩個(gè)板與水平地面成角度,并且兩個(gè)板連接到DC電源,如果帶電的粒子可以沿著圖中顯示的水平直線通過(guò)電容器,則在此過(guò)程中(粒子(B,D))
答:重力和電場(chǎng)力平衡
B.電勢(shì)能量逐漸增加
C.動(dòng)能逐漸增加
D.執(zhí)行均勻加速的線性運(yùn)動(dòng)
【畢業(yè)后思考】
長(zhǎng)度為l的細(xì)線在點(diǎn)O處固定,并將其質(zhì)量綁在下端,將其放置在足夠大的均勻電場(chǎng)中,并在右側(cè)平衡球,并在點(diǎn)C上平衡。
(1)在懸架線和垂直方向之間應(yīng)有什么角度β,以便從靜止釋放球并到達(dá)垂直位置后,球的速度完全為零?
(2)當(dāng)薄導(dǎo)線與垂直方向的角度α?xí)r,應(yīng)將球給球的最小沖動(dòng)是什么留學(xué)之路,以便球可以在垂直平面上進(jìn)行完全的圓形運(yùn)動(dòng)?
【課程摘要】】
1.闡明處理電場(chǎng)中帶電顆粒的加速和撓度的方法;
2.掌握在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)帶電顆粒的撓度量和撓度角的計(jì)算和討論;
3.了解電場(chǎng)中帶電顆粒的加速和撓度的綜合問(wèn)題;
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