帶點(diǎn)粒子在電.ppt

1、帶點(diǎn)粒子在電 場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),云亭中學(xué)、2006-12-10,帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),分析方法： 1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 確定研究對(duì)象 受力分析，狀態(tài)分析,列出狀態(tài)方程：,F=ma,F=0,帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),分析方法： 2、能量觀點(diǎn) 確定研究對(duì)象 受力分析，過(guò)程分析,根據(jù)：,列出能量方程,動(dòng)能定理,能量守恒定律,帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),分析方法： 3、圖解法（周期性變化的電場(chǎng)） 確定研究對(duì)象，受力分析，狀態(tài)分析 畫(huà)出 a-t、v-t圖,1、單方向的直線運(yùn)動(dòng) 質(zhì)量為m的帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中以初速V水平拋出，小球加速度方向豎直向下，大小為g/3,則在小球的豎直分位移為H的過(guò)程中，以下結(jié)論

2、中正確的是 A、小球的動(dòng)能增加了mgh/3 B、小球的電勢(shì)能增加了mgh/3 C、小球的機(jī)械能減少了mgh/3 D、小球的重力勢(shì)能減少了mgh/3,答案：A,1、單方向的直線運(yùn)動(dòng) (97上海)如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一個(gè)小孔M、N。今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩板板間的電壓不變，則 A、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回 B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落 C、把B板向上平移一

3、小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回 D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落,從P到N的過(guò)程中 由動(dòng)能定理得：,mg2d-Eqd=0,mg2d-Uq=0,當(dāng)A板下移，從P到 N的過(guò)程中，同理,質(zhì)點(diǎn)到N點(diǎn)時(shí)，速度 剛好為零。,B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn) 自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落,所以，仍能返回,P,M,N,A,B,d,d,從P到N的過(guò)程中 由動(dòng)能定理得：,h,mg(2d+h),-Uq,=,-0,vN0,將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落,答案ACD,（1993全國(guó)）圖中A，B是一對(duì)中間開(kāi)有小孔的平行金屬板，兩小孔的連線與金屬板面相垂直，兩極板的距離為L(zhǎng)，兩極板間加

4、上低頻交流電壓，A板電勢(shì)為零，B板電勢(shì)U=U0cost，現(xiàn)有一電子在t=0穿過(guò)A板上的小孔射入電場(chǎng)，設(shè)初速度重力和影響可忽略不計(jì)，則電子在兩板間可能（ ） A.以AB間的某一點(diǎn)為平衡位置來(lái)回振動(dòng) B.時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)， 但最后穿出B板 C.一直向B板運(yùn)動(dòng)，最后穿出B板， 如果小于某個(gè)值0，l小于某個(gè)值l0 D.一直向B板運(yùn)動(dòng)，最后穿出B 板，而不論 、l為任何值,A、C,B板電勢(shì)U=U0cost,t,U,0,A,B,l,當(dāng)Sl時(shí)，粒子將穿出B板,T,由=2/T，要小,T必須大， l必須小,周期性運(yùn)動(dòng),圖解法的應(yīng)用,如圖，A板的電勢(shì)UA0，B板的電勢(shì)UB隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。則

5、 A.若電子是在t0時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)B.若電子是在tT/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上C.若電子是在t3T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上 D.若電子是在tT/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),變題,F=Eq=U0q/d,F=ma,a= U0q/md,若電子是在 t0時(shí)刻進(jìn)入的,周期性運(yùn)動(dòng),T,t / s,U/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t / s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,若電子是

6、在t T/8時(shí)刻進(jìn)入的,v / m/s,周期性,T,t / s,U/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t / s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,若電子是在t T/4時(shí)刻進(jìn)入的,v / m/s,周期性,T,t / s,U/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t / s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,若電子是在t 3T/8時(shí)刻進(jìn)入的,v / m/s,周期性,帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),分析方法：

7、 3、圖解法（周期性變化的電場(chǎng)） 確定研究對(duì)象，受力分析，狀態(tài)分析 畫(huà)出 a-t、v-t圖,兩個(gè)相距為d 的平行金屬板,有正對(duì)著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng), 一質(zhì)量為m, 帶電量為+q 的帶電粒子,在t =0時(shí)刻在A孔處無(wú)初速釋放,試 判斷帶電粒子能否穿過(guò)B孔？（ t=0時(shí)刻A板電勢(shì)高）,甲圖,U/v,t/s,u,-u,乙圖,T,T/2,A,a,v,a,v,前半周期帶電粒子向右勻加速，后半周期向右勻減速，第一個(gè)周期末，速度恰為0，一個(gè)周期內(nèi)始終向右運(yùn)動(dòng), 以后不斷重復(fù)第一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)，直到通過(guò)B點(diǎn).,后半周期粒子運(yùn)動(dòng)情況？,粒子會(huì)不會(huì)返回？,請(qǐng)畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的 v

8、-t 圖線.,A,甲圖,u /v,t/s,-U,乙圖,T,2T,t/s,0,0,v/m/s,U,T,2T,丙圖,問(wèn)題： 為使帶電粒子到達(dá)B 孔時(shí)速度最大， A、 B間距應(yīng)滿足什么條 件？,畫(huà)出速度圖線能 更清楚了解物體的 運(yùn)動(dòng)情況,要使帶電粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度 最 大，必須從A到B一直加速，即在 半個(gè)周期內(nèi) 到達(dá).,解：設(shè)帶電粒子在半個(gè)周期內(nèi)的位移為S 由題意知：只要 Sd , 粒子出電場(chǎng)時(shí)速度 可達(dá)最大. 有：,問(wèn)題：從v-t圖上看， 在t=(2n+1)T/2時(shí)刻粒 子速度最大，是否本 題有系列解？,用W12=qU12計(jì)算電場(chǎng)力的功 時(shí),要注意W12和U12的對(duì)應(yīng)關(guān)系.,T,2T,u /v,t

9、/s,-U,乙圖,0,U,v/m/s,t/s,0,丙圖,例3:兩個(gè)相距為d的平行金屬板,有正對(duì)著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng), 一質(zhì)量為m, 帶電量為+q的帶電粒子,在t =T/4時(shí)刻在A孔處無(wú)初速釋放, 試判斷帶電粒子能否穿過(guò)B孔？（ t=0時(shí)刻A板電勢(shì)高）,甲圖,答：粒子在t=T/4時(shí)刻 釋放，如果在運(yùn)動(dòng)的 第一個(gè)T/2內(nèi)沒(méi)有通過(guò) B孔,則就不能通過(guò)B 孔.,不論A、B間距離多 大，問(wèn)帶電粒子何時(shí) 釋放，帶電粒子一定 能通過(guò)B孔？,帶電粒子在T/4前釋放，一定能通過(guò)B孔.,例4:兩個(gè)相距為d=1.5 m的平行金屬板,有正對(duì)著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間

10、加如圖乙所示的交變電場(chǎng),u=1.08104V,交 變電壓的周期T=1.0106s, t=0時(shí)刻A板電勢(shì)高，一質(zhì)量為m, 帶電量為+q的帶電粒子,在t=T/6時(shí)刻在A孔處無(wú)初速釋放,帶電 粒子比荷q/m=1.0108C/kg,問(wèn): 粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將與某一極板相碰撞,求從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到粒子 與極板碰撞所用時(shí)間.,t/s,U,-U,T,T/2,T/6,7T/6,t/s,v/m/s,0,A,B,粒子在T/2時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了T/3時(shí)間)速度 v=aT/3=2.4105m/s 向右位移s=(v/2) 2T/3=8102m,簡(jiǎn)解：a= qU/dm =7.21011m/s2,粒子在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi) 向右運(yùn)動(dòng)8102m 然后再向左運(yùn)動(dòng)2102m 所以在一個(gè)周期內(nèi)粒子位 移向右,為x=610-2m,粒子在T時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了5T/6時(shí)間)速度 v=aT/6=1.2105m/s 反向位移s=(v/2) T/3=2102m,粒子在24個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移246102m=1.44 m,粒子在24個(gè)周