带电粒子在电场中运动时遵循的规律是牛顿定律、动能定理、功能关系、动量定理,动量守恒定律及运动学公式等,因此研究带电粒子在电场中的运动实质是一个力学问题,可按力学问题的思路分析求解。所不同的是,分析粒子受力时要注意电场力FE=qE,正(负)电荷受力方向与场强E方向相
都适用),对匀强电场WE=qEscosa。
例1.在真空中相距为d的两平行金属板A、B上加交流电压,t=0时A板电势比B板高。B板处有一初速为零的电子开始运动,要想使电子到达A板时具有最大动能,所加交变电压的频率最大不能超过多少?电子质量为m,电量e,U0已知。
电子在匀强电场力作用下做匀加速直线运动,要让电子到达A板时动能最大就要求电子从B→A过程中一直都处于加速状态。设电子从B→A的
例2.如下图所示,质量为m、电量为-q的物体沿水平轨道ox运动,o端有一竖直墙,物体与墙碰撞不损失机械能。匀强电场E平行轨道,物体以初速v0从x0点向右运动,物体受轨道大小不变的摩擦力f作用,f<qE。物体电量不变,求物体停止运动前通过的总路程s。
物体开始时受向左的电场力qE和摩擦力f作用,物体向右匀减速运动到速度为零。在向左电场力和向右摩擦力作用下,物体向左匀加速运动与墙碰撞再向右匀减速运动。如此不断反复运动。由于摩擦力作用,物体每一次向右运动到速度为零的位置越来越靠近墙面,物体最后停在墙面o处。这过程中物体通过的总路程为s。摩擦力做功为-fs,电场力做功与路径无关为