帶電粒子在電場中的運動第二課時

帶電粒子在電場中的運動第二課時第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日例1、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(zhì)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(dá)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(zhì)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(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)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(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落答案：ACD小結(jié)：動能定理是解決此題的關(guān)鍵一、帶電粒子在電場中的直線加速問題第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日PMNABddmgEqmg從P到N的過程中,由動能定理得：mg2d-Uq=0從P到N的過程中，仍然滿足質(zhì)點到N點時，速度剛好為零。A、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落仍能返回所以，仍能返回mg2d-Uq=0當(dāng)A板上移時,A板未移動時,第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日PMNABddmgEqmgB、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)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-Uq=0當(dāng)A板下移時,A板未移動時,從P到N的過程中，仍然滿足質(zhì)點到N點時，速度剛好為零。mg2d-Uq=0所以，仍能返回第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日PMNABdd從P到N的過程中由動能定理得：hmg(2d-h)mvN212-Uq=-0質(zhì)點P未到N孔就開始返回C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落仍能返回B板向上平移時,mvN2<0不可能12第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日從P到N的過程中由動能定理得：PMNABddhmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN＞0質(zhì)點P將穿過N孔繼續(xù)下落D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落B板向下平移時第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日練1：如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距16cm.當(dāng)兩板電勢差為300V是時,一帶負(fù)電的小球在距下板8cm處靜止.如果兩板間電勢差減小到270V時,帶電小球運動到極板上需多長時間?·h小球dt=0.4s小結(jié)：利用比例關(guān)系可以優(yōu)化解題第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日練2:板長為L的平行金屬板與水平面成θ角放置,板間有勻強電場,一個帶電量為q、質(zhì)量為m的液滴,以速度v0垂直于電場線方向射入兩板間,如圖所示,射入后液滴沿直線運動,求:(1)兩極板間的電場強度E.(2)液滴離開電場時的速度v.θLv0E=mgcosθ/q方向：……小結(jié)：(1)理解板的放置情況，如何處理力是關(guān)鍵(2)用動能定理，注意合力做負(fù)功第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、帶電粒子在交變電場的直線運動例2:如圖，A板的電勢ψA＝0，B板的電勢ψB隨時間的變化規(guī)律如圖所示。（板間距較大）則A.若電子是在t＝0時刻進(jìn)入的，它將一直向B板運動B.若電子是在t＝T/8時刻進(jìn)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t＝3T/8時刻進(jìn)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t＝T/2時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板、時而向A板運動BAt/s

ψB

/v0ψ0-ψ0AB第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日BAt/s

ψ/v0ψ0-ψ0t/s

0a0-a0a/m/s2t/

s0v0-v0v/m/s若電子是在t＝0時刻進(jìn)入的第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日Tt/s

ψ/v0ψ0-ψ0T/22T3T/2Tt/s

0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0若電子是在t＝T/8時刻進(jìn)入的v/m/s第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日Tt/s

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0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0若電子是在t＝T/4時刻進(jìn)入的v/m/s第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日Tt/s

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0T/22T3T/2a/m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t/

sv0-v0若電子是在t＝3T/8時刻進(jìn)入的v/m/s第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日小結(jié)1、情景分析法2、圖解法（周期性變化的電場）畫出a-t、v-t圖＊確定對象，受力分析，過程分析及其重要分析方法：第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日練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(zhì)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）AB甲圖U/vt/su-u乙圖TT/2Aavav’3、第一個周期末，速度恰為0，一個周期內(nèi)始終向右運動,以后不斷重復(fù)第一個周期的運動，直到通過B點.請畫出粒子運動的v-t圖線.1、前半周期帶電粒子向右勻加速，2、后半周期向右勻減速，第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日AB甲圖（U)u/vt/s-U乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖問題：為使粒子到達(dá)B孔時速度最大，A、B間距應(yīng)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粒子到達(dá)B點時速度最大，即在半個周期內(nèi)到達(dá).解：設(shè)帶電粒子在半個周期的位移為S由題意知：只要S≥d,粒子出電場時速度可達(dá)最大.有：請問此題有周期解嗎？從W電=Uq=EKB-0考慮U的值第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日T2Tu/vt/s-U乙圖0Uv/m/st/s0丙圖變式訓(xùn)練1:兩個相距為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(zhì)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）AB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(nèi)沒有通過B孔,則就不能通過B孔. 變：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.情景分析圖像分析第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日

練4:兩個相距為d=1.5m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,U=1.08×104V,交變電壓的周期T=1.0×10－6s,t=0時刻A板電勢高，一質(zhì)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=1.0×108C/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.AB甲圖U/vt/su-u乙圖TT/2第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日t/sU-UTT/2T/67T/6t/s

v/m/s0ABT/3T/3T/31、粒子在T/2時刻(即運動了T/3時間)速度：v=a×T/3=2.4×105m/s向右位移s=(v/2)×T/3×2=8×10－2m簡解：a=qU/dm=7.2×1011m/s2粒子在運動的一個周期內(nèi)向右運動8×10－2m然后再向左運動2×10－2m

所以在一個周期內(nèi)粒子位移向右,為Δx=6×10-2m2、粒子在T時刻(即運動了5T/6時間)速度：v’=a×T/6=1.2×105m/s

粒子在7T/6時刻(即運動了T時間)反向位移s’=(v’/2)×T/6×2=2×10－2m第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日粒子在24個周期內(nèi)運動的位移24×6×10－2m=1.44m粒子在24個周期內(nèi)向右運動的最大距離為23×6×10－2m＋8×10－2m=1.46m所以第25個周期內(nèi),粒子只要向右運動0.06m

就通過B孔AB1.44m小結(jié)：對往復(fù)運動特別要關(guān)注最后一個周期內(nèi)的運動情況.t總=24T+T/3+t=2.443×10-5s1.46md=1.5m,Δx=6×10-2mT=1.0×10-6s=2.5×10-5s做完了嗎？聽說過青蛙跳井的例子嗎？第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日三、示波器的原理示波器是一種用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日已知：U1、l、YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏向角正切值tanφ及打到屏上電子的偏移量y?。偏移量與YY?偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日若兩偏轉(zhuǎn)電極間