内容正文:
第一章 静电场
习题课2 带电粒子在电场中的运动
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[学习目标] 1.会利用动力学的观点解答带电粒子在电场中的运动问题。2.会分析带电粒子在电场中运动的能量转化情况。3.掌握带电粒子在复合场中运动问题的分析方法。
一、带电粒子在电场中的直线运动
1.电场中带电粒子的分类
基本粒子
带电微粒
示例
电子、质子、α粒子、正离子、负离子等
带电小球、液滴、尘埃等
特点
重力远小于静电力,故不计重力
所受重力不可忽略
说明
某些带电体是否考虑重力,要根据题目说明或运动状态来判定
2.两种处理方法
(1)力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的静电力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子运动的速度、时间和位移等。这种方法适用于恒力作用下做匀变速运动的情况。
(2)功能关系——动能定理
由粒子动能的变化量等于静电力做的功知:
①若粒子的初速度为0,则有 eq \f(1,2)mv2=qU,v= eq \r(\f(2qU,m))。
②若粒子的初速度不为0,则有 eq \f(1,2)mv2- eq \f(1,2)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))=qU,v=eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) eq \r(v+\f(2qU,m))
。
【例1】 虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场,一带电粒子的质量m=2.0×10-11 kg,电荷量q=+1.0×10-5 C,粒子从a点由静止开始经电压U=100 V的电场加速后,沿垂直于匀强电场的方向进入匀强电场中,从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场,离开匀强电场时的速度与电场方向