带点粒子在电.ppt

1、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

2、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

3、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,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(2d+h),-Uq,=,-0,vN0,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

4、上低频交流电压，A板电势为零，B板电势U=U0cost，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l0 D.一直向B板运动，最后穿出B 板，而不论 、l为任何值,A、C,B板电势U=U0cost,t,U,0,A,B,l,当Sl时，粒子将穿出B板,T,由=2/T，要小,T必须大， l必须小,周期性运动,图解法的应用,如图，A板的电势UA0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则

5、 A.若电子是在t0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t3T/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tT/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动,变题,F=Eq=U0q/d,F=ma,a= U0q/md,若电子是在 t0时刻进入的,周期性运动,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,若电子是

6、在t T/8时刻进入的,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,若电子是在t T/4时刻进入的,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,若电子是在t 3T/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：

7、 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,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

8、-t 图线.,A,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W12=qU12计算电场力的功 时,要注意W12和U12的对应关系.,T,2T,u /v,t

9、/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）,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

10、加如图乙所示的交变电场,u=1.08104V,交 变电压的周期T=1.0106s, 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=1.0108C/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.,t/s,U,-U,T,T/2,T/6,7T/6,t/s,v/m/s,0,A,B,粒子在T/2时刻(即运动了T/3时间)速度 v=aT/3=2.4105m/s 向右位移s=(v/2) 2T/3=8102m,简解：a= qU/dm =7.21011m/s2,粒子在运动的一个周期内 向右运动8102m 然后再向左运动2102m 所以在一个周期内粒子位 移向右,为x=610-2m,粒子在T时刻(即运动了5T/6时间)速度 v=aT/6=1.2105m/s 反向位移s=(v/2) T/3=2102m,粒子在24个周期内运动的位移246102m=1.44 m,粒子在24个周