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粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外,一般不考虑重力但不能忽略质量.带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确暗示外,一般都不能忽略重力.【例1】
f图52011北京24静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图5所示的折线,图中φ0和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心、沿x轴方向做周期性运动,已知该粒子质量为m、电荷量为-q,其动能与电势能之和为-A0Aqφ0.忽略重力.求:1粒子所受电场力的大小;2粒子的运动区间;3粒子的运动周期.
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二、带电粒子在电场中的偏转在图6中,
图6设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,vyaytqUl偏转电压为U,若粒子飞离偏转电场时的偏距为y,偏转角为θ,则ta
θ===,yvxv0mdv201qUl2=ayt2=22mdv20
f带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的l中点.所以侧移距离也可表示为y=ta
θ,所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样.若21不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则qU0=mv2,即y20=Ul2yUl,ta
θ==由以上讨论可知,粒子的偏转角和偏距与粒子的q、m无关,仅决4dU0x2dU0
定于加速电场和偏转电场,即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的.【例2】如图7所示,甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置.乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟.以y轴为界,左侧为沿x轴正向的匀强电场,场强为E右侧为沿y轴负方向的匀强电场.已知OA⊥AB,OA=AB,且OB间的电势差为U0若在x轴的C点无初速度地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子不计重力,且正离子刚好通过B点.求:
图71C、O间的距离d;2粒子通过B点的速度大小.
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三、带电粒子在电场中运动的综合问题【例3】2011洛阳模拟如图8所示,两平行金属板A、B长L=8cm,两板间距离d--=8cm,A板比B板电势高300V.一带正电的粒子电荷量q=1010C,质量m=1020kg,
f沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106ms,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域,设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响.已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中r
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