带点粒子在电.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,带点粒子在电,场中的直线运动,云亭中学、2006-12-10,带电粒子在电场中的直线运动,分析方法：,1,、动力学观点,确定研究对象,受力分析，状态分析,列出状态方程：,F=ma,F=0,带电粒子在电场中的直线运动,分析方法：,2,、能量观点,确定研究对象,受力分析，过程分析,根据：,列出能量方程,动能定理,能量守恒定律,带电粒子在电场中的直线运动,分析方法：,3,、图解法（周期性变化的电场）,确定研究对象，受力分析，状态分析,画出,a-t、v-t,图,1、,单方向的直线运动,质量为,m,的带电小球在匀强电场中以初速,V,水平抛出，小球加速度方向竖直向下，大小为,g,/3,则在小球的竖直分位移为,H,的过程中，以下结论中正确的是,A、,小球的动能增加了,mgh,/3,B、,小球的电势能增加了,mgh,/3,C、,小球的机械能减少了,mgh,/3,D、,小球的重力势能减少了,mgh,/3,答案：,A,1、,单方向的直线运动,(97,上海,),如图所示，,A、B,为平行金属板，两板相距,d，,分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔,M、N,。,今有一带电质点，自,A,板上方相距为,d,的,P,点由静止自由下落（,P、M、N,在同一竖直线上），空气阻力不计，到达,N,孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两板板间的电压不变，则,A、,把,A,板向上平移一小段距离，质点自,P,点自由下落仍能返回,B、,把,A,板向下平移一小段距离，质点自,P,点自由下落后将穿过,N,孔继续下落,C、,把,B,板向上平移一小段距离，质点自,P,点自由下落仍能返回,D、,把,B,板向下平移一小段距离，质点自,P,点自由下落后将穿过,N,孔继续下落,P,M,N,A,B,d,d,P,M,N,A,B,d,d,mg,Eq,mg,从,P,到,N,的过程中,由动能定理得：,mg2d-Eqd=0,mg2d-Uq=0,当,A,板下移，从,P,到,N,的过程中，同理,质点到,N,点时，速度,刚好为零。,B、,把,A,板向下平移一小段距离，质点自,P,点,自由下落后将穿过,N,孔继续下落,所以，仍能返回,P,M,N,A,B,d,d,从,P,到,N,的过程中,由动能定理得：,h,mg,(2,d+h,),mv,N,2,1,2,-,Uq,=,-0,v,N,0,将穿过,N,孔继续下落,答案,ACD,（,1993,全国）图中,A,，,B,是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板面相垂直，两极板的距离为,L,，,两极板间加上低频交流电压，,A,板电势为零，,B,板电势,U,=,U,0,cos,t,，,现有一电子在,t,=0,穿过,A,板上的小孔射入电场，设初速度重力和影响可忽略不计，则电子在两板间可能（）,A.,以,AB,间的某一点为平衡位置来回振动,B.,时而向,B,板运动，时而向,A,板运动，,但最后穿出,B,板,C.,一直向,B,板运动，最后穿出,B,板，,如果,小于某个值,0,，,l,小于某个值,l,0,D.,一直向,B,板运动，最后穿出,B,板，而不论,、,l,为任何值,-,A,B,l,A、C,B,板电势,U,=,U,0,cos,t,t,U,0,-,A,B,l,当,S,l,时，粒子将穿出,B,板,T,由,=2/,T,，,要小,T,必须大，,l,必须小,v,t,0,T,周期性运动,图解法的应用,如图，,A,板的电势,U,A,0，,B,板的电势,U,B,随时间的变化规律如图所示。则,A.,若电子是在,t,0,时刻进入的，它将一直向,B,板运动,B.,若电子是在,tT,/8,时刻进入的，它可能时而向,B,板运动，时而向,A,板运动,最后打在,B,板上,C.,若电子是在,t,3,T,/8,时刻进入的，它可能时而向,B,板运动，时而向,A,板运动,最后打在,B,板上,D.,若电子是在,t,T,/2,时刻进入的，它可能时而向,B,板、时而向,A,板运动,B,A,t,/,s,U,B,/,v,0,U,0,-,U,0,变题,F,=,Eq,=,U,0,q/d,F,=,ma,a,=,U,0,q,/,md,B,A,t,/,s,U,/,v,0,U,0,-,U,0,t,/,s,0,a,0,-,a,0,a,/,m/s,2,t,/,s,0,v,0,-,v,0,v,/,m/s,若电子是在,t,0,时刻进入的,周期性运动,T,t,/,s,U,/,v,0,U,0,-,U,0,T,/2,2,T,3,T,/2,T,t,/,s,0,T,/2,2,T,3,T,/2,a,/,m/s,2,a,0,-,a,0,T,0,T,/2,2,T,3,T,/2,t,/,s,v,0,-v,0,若电子是在,t,T,/8,时刻进入的,v,/,m/s,周期性,T,t,/,s,U,/,v,0,U,0,-,U,0,T,/2,2,T,3,T,/2,T,t,/,s,0,T,/2,2,T,3,T,/2,a,/,m/s,2,a,0,-,a,0,T,0,T,/2,2,T,3,T,/2,t,/,s,v,0,-v,0,若电子是在,t,T,/4,时刻进入的,v,/,m/s,周期性,T,t,/,s,U,/,v,0,U,0,-,U,0,T,/2,2,T,3,T,/2,T,t,/,s,0,T,/2,2,T,3,T,/2,a,/,m/s,2,a,0,-,a,0,T,0,T,/2,2,T,3,T,/2,t,/,s,v,0,-v,0,若电子是在,t,3,T,/8,时刻进入的,v,/,m/s,周期性,带电粒子在电场中的直线运动,分析方法：,3,、图解法（周期性变化的电场）,确定研究对象，受力分析，状态分析,画出,a-t、v-t,图,A,B,两个相距为,d,的平行金属板,有正对着的两小孔,A,、,B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场,一质量为,m,带电量为,+,q,的带电粒子,在,t,=0,时刻在,A,孔,处无初速释放,试,判断带电粒子能否穿过,B,孔,？（,t,=0,时刻,A,板电势高）,甲图,U,/v,t,/s,u,-,u,乙图,T,T/2,A,a,v,a,v,前半周期带电粒子向右匀加速，后半周期向右匀减速，第一个周期末，速度恰为,0,，一个周期内始终向右运动,以后不断重复第一个周期的运动，直到通过,B,点.,后半周期粒子运动情况？,粒子会不会返回？,请画出粒子运动的,v-t,图线,.,A,B,甲图,u/,v,t,/s,-,U,乙图,T,2T,t,/,s,0,0,v,/m/s,U,T,2T,丙图,问题：,为使带电粒子到达,B,孔时速度最大，,A、,B,间距应满足什么条,件？,画出速度图线能,更清楚了解物体的,运动情况,要,使,带电粒子到达,B,点时速度 最,大，必须从,A,到,B,一直加速，即在,半个周期内,到达,.,解：设带电粒子在半个周期内的位移为,S,由题意知：只要,Sd,粒子出电场时速度,可达最大,.,有：,问题：从,v-t,图上看，,在,t=(2n+1)T/2,时刻粒,子速度最大，是否本,题有系列解？,用,W,12,=,qU,12,计算电场力的功,时,要注意,W,12,和,U,12,的对应关系,.,T,2T,u/,v,t,/s,-,U,乙图,0,U,v,/m/s,t,/,s,0,丙图,例3:,两个相距为,d,的平行金属板,有正对着的两小孔,A,、,B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场,一质量为,m,带电量为,+,q,的带电粒子,在,t,=,T,/4,时刻在,A,孔,处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过,B,孔,？（,t,=0,时刻,A,板电势高）,A,B,甲图,答：粒子在,t=T,/4,时刻,释放，如果在运动的,第一个,T,/2,内没有通过,B,孔,则就不能通过,B,孔.,不论,A、B,间距离多,大，问带电粒子何时,释放，带电粒子一定,能通过,B,孔,？,带电粒子在,T/,4,前释放，一定能通过,B,孔.,例4:,两个相距为,d,=1.5 m,的平行金属板,有正对着的两小孔,A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场,u,=1.08,10,4,V,交,变电压的周期,T,=1.010,6,s,t,=0,时刻,A,板电势高,，,一质量为,m,带电量为,+,q,的带电粒子,在,t,=T/6,时刻在,A,孔,处无初速释放,带电,粒子比荷,q/m,=1.010,8,C/kg,问:,粒子运动过程中将与某一极板相碰撞,求从开始运动到粒子,与极板碰撞所用时间,.,A,B,甲图,U,/v,t,/s,u,-,u,乙图,T,T/2,t,/s,U,-,U,T,T/2,T/6,7T/6,t,/s,v/m/s,0,A,B,T/3,T/3,T/3,粒子在,T/,2,时刻,(,即运动了,T/,3,时间,),速度,v=aT/3,=2.410,5,m/s,向右位移,s,=(v/2)2T/3=810,2,m,简解：,a=,qU,/dm=,7.210,11,m/s,2,粒子在运动的一个周期内,向右运动,810,2,m,然后再向左运动,210,2,m,所以在一个周期内粒子位,移向右,为,x=610,-2,m,粒子在,T,时刻,(,即运动了,5,T,/6,时间,),速度,v=aT,/6=1.210,5,m/,s,反向位移,s,=(,v/,2),T/,3=210,2,m,粒子在,24,个周期内运动的位移,24610,2,m=1.44 m,粒子在,24,个周期内向右运动的最大 距离,为,236 10,2,m 8 10,2,m=1.46m,所以第,25,个周期内,粒子只要向右运动,0.06,m,就通过,B,孔,A,B,1.44 m,t/s,v,0,s s,T/3,2T/3,对往复运动特别要关注最,后一个周期内的运动情况,.,t,总,=24,T+T/,3+,t,=,2.443,10,-5,s,1.46m,T,=1.010,-6,s,d,=1.5 m,是否,=2.5,10,-5,s,x=610,-2,m,