专题04 带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中的平衡和非平衡问题
这里说的“平衡”是指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动，属“静力学”问题，只是带电体受的外力中包括电场力在内的所有外力，解题的一般思维程序为：
（1）明确研究对象；
（2）对研究对象进行受力分析，注意电场力的方向；
（3）根据平衡的条件或牛顿第二定律列方程求解。
【题1】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为 m的带电小球，丝线跟竖起方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示，请问：
（1）小球带电荷量是多少？
（2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？
【答案】（1）（2）
由①②得
（2）丝线剪断后小球受重力和电场力，其合力与剪断前丝线拉力大小相等方向相反，所以：T=ma…③
小球由静止开始沿着拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它的位移为：…④
由运动学公式：……⑤
由②③④⑤得 。
【题3】 如图所示，一个质量为30g带电量─ 1.7×10─8C的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电力线与水平面平行。当小球静止时，测得悬线与竖直夹角为30°，由此可知：
①匀强电场方向怎样？
②电场强度大小为多少？（g取10m/s2）
【答案】（1）水平向右（2）2×107N/C
（2）小球在三个力作用下处于平衡状态，三个力的合力必为零。所以F=mgtg30°……①
又F=qE… ②
由①②得：
代入数据解得：E=2×107N/C。
二、带电粒子（或带电体）在电场中的直线运动
1．做直线运动的条件
（1）粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。
（2）粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。
