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带电粒子在复合场中的运动(粒子在电场中运动时间公式)

时间:2023-05-06 10:07:03 阅读:100056 作者:2319

带电粒子在电场中的运动是高考中的高频考点。原因是大家对重力场的运动太熟悉了,把知识点用电场封装起来考察往往更准确。本期我们来看看带电粒子在电场中的运动。

一、加速电场

电量为Q的带电粒子在静止时被电位差为U的电场加速后,根据动能定理和电场力做功公式qU=mv,可以发现带电粒子的加速速度为v=根数(2qU/m)。这往往是题目构建的第一个问题或第一步。没有困难。每个人都必须熟练掌握它。

二、偏转电场

质量为m -q的负电荷以初始速度v0平行于两块金属板进入电场。假设两个板之间的电势差为u,板长为l,板间距离为d,那么带电粒子在电场中所做的就是一个类似抛平的运动。

(1)带电粒子通过电场所需的时间为t=L/v0。(子运动和组合运动的等时性)

(2)带电粒子的加速度a=f/m=QE/m=qu/MD(牛顿第二定律在电场中的应用)

(3)当离开电场时,垂直于金属板方向的分量速度v1=at=qUL/mdv0。

(4)电荷离开电场时垂直于金属板方向的偏移量 Y=at=(qu/MD) (L/v0)。

(5)离开电场tan =V1/v0=QUL/MDv0时电荷偏转角的正切值。

与和平相比,即加速度变化引起的一系列变化。

三.突出

(1)两个重要结论:第一,当不同的带电粒子在静止时被相同的电场U1加速,然后从相同的偏转电场U2发射时,偏移量和偏转角度总是相同的。根据 y=at=(qu2/MD) (l/v0)和qU1=mv0,我们知道 y=u2l/41d。同样,Tan =V1/v0=Qu2l/MDv0=U2l/21D。你最好记住这两个公式。其次,粒子被电场偏转后,组合速度的对向延伸线与初速度延伸线的交点O为粒子的水平位移,即偏转电极的中点。

(2)经过加速电场和偏转电场后,粒子的合成速度可以用动能定理求解,即Qu1Qu2=MV合成。

(3)无论是在加速场还是偏转场中,都需要知道是否考虑了重力。一般可分为三种情况:对于电子、质子、原子核和(正负)离子等带电粒子,不考虑重力的影响;根据题中给出的数据,先估算重力mg和电场力qE的值,如果是mgqE,重力也可以忽略;根据问题的含义,带电粒子、带电液滴、带电粒子、带电球等带电体往往要考虑它们所受的重力。总之,处理问题的时候,要具体问题具体分析。最后,我们来看一个经典的例子。

如图1所示,真空室中电极K发射的电子(不考虑初速度)通过加速电场U0=1000V,然后从小孔S沿两块水平金属板A、B之间的中心线注入,板A、B的长度为l=0.20m,两者之间的距离为D=0.020 m,板A、B之间施加的电压U随时间T的u-t图如图2所示。两块板外没有电场。在很短的时间内,当每个电子通过电场区时,电场可以认为是恒定的。在两块极板的右侧放置一个记录圆筒,圆筒左边缘到极板右端的距离为b=0.15m米,圆筒绕其垂直轴匀速转动,周期T=0.20s秒,周长s=0.20米,圆筒可以接收通过A、B两块极板的所有电子。

(1)以t=0时(见图2,此时u=0)电子撞击圆柱形记录纸的点为xy坐标系原点,取y轴垂直向上。计算试验电子撞击记录纸最高点的Y坐标和X坐标。(注册

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