帶點粒子在電.ppt

1、帶點粒子在電 場中的直線運動,云亭中學、2006-12-10,帶電粒子在電場中的直線運動,分析方法： 1、動力學觀點 確定研究對象 受力分析，狀態(tài)分析,列出狀態(tài)方程：,F=ma,F=0,帶電粒子在電場中的直線運動,分析方法： 2、能量觀點 確定研究對象 受力分析，過程分析,根據(jù)：,列出能量方程,動能定理,能量守恒定律,帶電粒子在電場中的直線運動,分析方法： 3、圖解法（周期性變化的電場） 確定研究對象，受力分析，狀態(tài)分析 畫出 a-t、v-t圖,1、單方向的直線運動 質量為m的帶電小球在勻強電場中以初速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的過程中，以下結論

2、中正確的是 A、小球的動能增加了mgh/3 B、小球的電勢能增加了mgh/3 C、小球的機械能減少了mgh/3 D、小球的重力勢能減少了mgh/3,答案：A,1、單方向的直線運動 (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小孔M、N。今有一帶電質點，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力不計，到達N孔時速度恰好為零，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，質點自P點自由下落仍能返回 B、把A板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 C、把B板向上平移一

3、小段距離，質點自P點自由下落仍能返回 D、把B板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落,從P到N的過程中 由動能定理得：,mg2d-Eqd=0,mg2d-Uq=0,當A板下移，從P到 N的過程中，同理,質點到N點時，速度 剛好為零。,B、把A板向下平移一小段距離，質點自P點 自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落,所以，仍能返回,P,M,N,A,B,d,d,從P到N的過程中 由動能定理得：,h,mg(2d+h),-Uq,=,-0,vN0,將穿過N孔繼續(xù)下落,答案ACD,（1993全國）圖中A，B是一對中間開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，兩極板間加

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

5、 A.若電子是在t0時刻進入的，它將一直向B板運動B.若電子是在tT/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上C.若電子是在t3T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動,最后打在B板上 D.若電子是在tT/2時刻進入的，它可能時而向B板、時而向A板運動,變題,F=Eq=U0q/d,F=ma,a= U0q/md,若電子是在 t0時刻進入的,周期性運動,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時刻進入的,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時刻進入的,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時刻進入的,v / m/s,周期性,帶電粒子在電場中的直線運動,分析方法：

7、 3、圖解法（周期性變化的電場） 確定研究對象，受力分析，狀態(tài)分析 畫出 a-t、v-t圖,兩個相距為d 的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場, 一質量為m, 帶電量為+q 的帶電粒子,在t =0時刻在A孔處無初速釋放,試 判斷帶電粒子能否穿過B孔？（ t=0時刻A板電勢高）,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，第一個周期末，速度恰為0，一個周期內始終向右運動, 以后不斷重復第一個周期的運動，直到通過B點.,后半周期粒子運動情況？,粒子會不會返回？,請畫出粒子運動的 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,問題： 為使帶電粒子到達B 孔時速度最大， A、 B間距應滿足什么條 件？,畫出速度圖線能 更清楚了解物體的 運動情況,要使帶電粒子到達B點時速度 最 大，必須從A到B一直加速，即在 半個周期內 到達.,解：設帶電粒子在半個周期內的位移為S 由題意知：只要 Sd , 粒子出電場時速度 可達最大. 有：,問題：從v-t圖上看， 在t=(2n+1)T/2時刻粒 子速度最大，是否本 題有系列解？,用W12=qU12計算電場力的功 時,要注意W12和U12的對應關系.,T,2T,u /v,t

9、/s,-U,乙圖,0,U,v/m/s,t/s,0,丙圖,例3:兩個相距為d的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場, 一質量為m, 帶電量為+q的帶電粒子,在t =T/4時刻在A孔處無初速釋放, 試判斷帶電粒子能否穿過B孔？（ t=0時刻A板電勢高）,甲圖,答：粒子在t=T/4時刻 釋放，如果在運動的 第一個T/2內沒有通過 B孔,則就不能通過B 孔.,不論A、B間距離多 大，問帶電粒子何時 釋放，帶電粒子一定 能通過B孔？,帶電粒子在T/4前釋放，一定能通過B孔.,例4:兩個相距為d=1.5 m的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B, 如圖甲所示,兩板間

10、加如圖乙所示的交變電場,u=1.08104V,交 變電壓的周期T=1.0106s, t=0時刻A板電勢高，一質量為m, 帶電量為+q的帶電粒子,在t=T/6時刻在A孔處無初速釋放,帶電 粒子比荷q/m=1.0108C/kg,問: 粒子運動過程中將與某一極板相碰撞,求從開始運動到粒子 與極板碰撞所用時間.,t/s,U,-U,T,T/2,T/6,7T/6,t/s,v/m/s,0,A,B,粒子在T/2時刻(即運動了T/3時間)速度 v=aT/3=2.4105m/s 向右位移s=(v/2) 2T/3=8102m,簡解：a= qU/dm =7.21011m/s2,粒子在運動的一個周期內 向右運動8102m 然后再向左運動2102m 所以在一個周期內粒子位 移向右,為x=610-2m,粒子在T時刻(即運動了5T/6時間)速度 v=aT/6=1.2105m/s 反向位移s=(v/2) T/3=2102m,粒子在24個周期內運動的位移246102m=1.44 m,粒子在24個周