带电粒子在交变电场中运动

1、高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第1页第第6单元专题带电粒子在交变电场中的应用单元专题带电粒子在交变电场中的应用高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第2页一、交变电场的产生一、交变电场的产生【例例1】平行板电容器两极间的电压如下图所示能在平行板电容器两极间的电压如下图所示能在电容器两极板间得到交变电场的是电容器两极板间得到交变电场的是()ABD高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第3页二、交变电场中的带电粒子二、交变电场中的带电粒子【例例2】如图甲所示，

2、两个平行金属板如图甲所示，两个平行金属板P、Q正对竖直放正对竖直放置，两板间加上如图乙所示的交变电压置，两板间加上如图乙所示的交变电压t0时，时，Q板比板比P板电板电势高势高U0，在两板的正中央，在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止点有一电子在电场力作用下由静止开始运动开始运动(电子所受重力可忽略不计电子所受重力可忽略不计)，已知电子在，已知电子在04t0时间时间内未与两板相碰则电子速度方向向左且速度最大的时刻是内未与两板相碰则电子速度方向向左且速度最大的时刻是()Att0Bt2t0Ct3t0 Dt4t0Cvt图象解决交变电场中带电粒子的运动图象解决交变电场中带电粒子的运动如图，如图

3、，A板的电势板的电势UA0，B板的电势板的电势UB随时间的随时间的变化规律如图所示。则变化规律如图所示。则 A. 若电子是在若电子是在t0时刻从时刻从A板小孔进入的，板小孔进入的，它将一直向它将一直向B板运动板运动B. 若电子是在若电子是在tT/8时刻进入的，它可能时时刻进入的，它可能时而向而向B板运动，时而向板运动，时而向A板运动板运动,最后打在最后打在B板上板上 C. 若电子是在若电子是在t3T/8时刻进入的，它可能时时刻进入的，它可能时而向而向B板运动，时而向板运动，时而向A板运动板运动,最后打在最后打在B板上板上 D. 若电子是在若电子是在tT/2时刻进入的，它可能时时刻进入的，它可能

4、时而向而向B板、时而向板、时而向A板运动板运动BAt/ s UB / v0U0-U0TT/2F=Eq=U0q/dF=maa= U0q/mdBAt/ s U/ v0U0-U0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/ s0v0-v0v/ m/s若电子在t0时刻进入Tt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t T/8时刻进入的时刻进入的v / m/sTt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22

5、T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t 3T/8时刻进入的时刻进入的v / m/sTt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t T/4时刻进入的时刻进入的v / m/s 如图，如图，A板的电势板的电势UA0，B板的电势板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则随时间的变化规律如图所示。则 A.若电子是在若电子是在t0时刻从时刻从A板小孔进入板小孔进入的，它将一直向的，它将一直向B板运动板运动B.若电子是在若电子是在tT/8时刻进入的，它可时刻进入的，

6、它可能时而向能时而向B板运动，时而向板运动，时而向A板运动板运动,最后打最后打在在B板上板上 C.若电子是在若电子是在t3T/8时刻进入的，它可时刻进入的，它可能时而向能时而向B板运动，时而向板运动，时而向A板运动板运动,最后打最后打在在B板上板上 D.若电子是在若电子是在tT/2时刻进入的，它可时刻进入的，它可能时而向能时而向B板、时而向板、时而向A板运动板运动.高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第10页【触类旁通触类旁通】(2011安徽安徽)如下图所示，两平行正对的如下图所示，两平行正对的金属板金属板A、B间加有如图间加有如图(b)所示的交变

7、电压，一重力可忽略不所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在处若在t0时刻释放时刻释放该粒子，粒子会时而向该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向板运动，时而向B板运动，并最终打板运动，并最终打在在A板上，则板上，则t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是()高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第11页二、交变电场中极短时间下的场的模型二、交变电场中极短时间下的场的模型【例例2】如图所示，在真空中速度为如图所示，在真空中速度为v06.4107 m/s的电子束连续地射入两平行极板之间极板长

8、度为的电子束连续地射入两平行极板之间极板长度为l8.0102 m，间距为，间距为d5.0103 m两极板不带电时，电子束将两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过在两极板上加一个沿两极板之间的中线通过在两极板上加一个50 Hz的交变电的交变电压压UU0sint，如果所加电压的最大值，如果所加电压的最大值U0超过某一值超过某一值UC时，时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过求：断，不能通过求：(1)UC的大小；的大小；(2)U0为何值才能使通过的时间为何值才能使通过的时间(t)通通跟间断的时间跟间断的时间(t)断

9、断之之比为比为(t)通通 (t)断断2 1.高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第14页高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第15页【答案答案】(1)91 V(2)105 V高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第16页一、示波管的原理一、示波管的原理 如下图所示为示波管原理图如下图所示为示波管原理图对示波管的分析有以下三种情形对示波管的分析有以下三种情形高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第17页 (1)偏转电极

10、不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心形成一个亮斑动，射到荧光屏的中心形成一个亮斑高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第18页(2)仅在仅在XX(或或YY)加电压：加电压：若所加为恒定电压，则电子流被加速后进入偏转若所加为恒定电压，则电子流被加速后进入偏转场，最后射到荧光屏上场，最后射到荧光屏上XX(或或YY)所在直线上某一点，形成所在直线上某一点，形成一个亮斑一个亮斑(不在中心不在中心)如上图所示设加速电压为如上图所示设加速电压为U1，偏转，偏转电压电压U2，偏转电场极板长，偏转电

11、场极板长L，偏转电极右端到荧光屏的距离为，偏转电极右端到荧光屏的距离为L.在加速电场中，由动能定理，得在加速电场中，由动能定理，得高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第19页高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第20页若所加电压按正弦函数规律变化，若所加电压按正弦函数规律变化，UUmsint，偏移，偏移也将按正弦规律变化如也将按正弦规律变化如xxmsint或或yymsint.即亮斑在水即亮斑在水平方向或竖直方向做简谐运动当电压变化很快时，亮斑移平方向或竖直方向做简谐运动当电压变化很快时，亮斑移动很快，由

12、于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮斑的移动动很快，由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮斑的移动看起来就成为一条水平或竖直的亮线看起来就成为一条水平或竖直的亮线高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第21页【例例1】(2011安安徽徽)图图(a)为示波管的原理为示波管的原理图如果在电极图如果在电极YY之间所之间所加的电压按图加的电压按图(b)所示的规所示的规律变化，在电极律变化，在电极XX之间之间所加的电压按图所加的电压按图(c)所示的所示的规律变化，则在荧光屏上规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是会看到的图形是()【答案答案】B高考调研高考调研 第六

13、章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第22页二、反射式速调管二、反射式速调管【例例2】(2011福建福建) 反射式速调管是常用的微波器件反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如右图所示，在虚线理与下述过程类似如右图所示，在虚线MN两侧分别存在着两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在点由静止开始，在电场力作用下沿直线在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度两点间往返运动已知电场强度的大小分别是的大小分别是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C，方向如，方向如图所示，带电微粒质量图所示，带电微粒质量m1.01020 kg，带电量，带电量q1.0109 C，A点距虚线点距虚线MN的距离的距离d11.0 cm，不计带电微，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：粒的重力，忽略相对论效应求：高考调研高考调研 第六章第六章 静电场静电场高三物理高三物理 (新课标版新课标版)第23页(1)B点距虚线点距虚线MN的距离的距离d2；(2)带电微粒从带电微粒从A点运动到点运动到B点所经历的时间点所经历的时间t.高考调