帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動

帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動問題1．常見的交變電場 常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2．常見的試題類型 此類題型一般有三種情況： 1粒子做單向直線運(yùn)動 2粒子做往返運(yùn)動 3粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動一、帶電粒子在交變方形波電場中的直線運(yùn)動例1如圖甲所示，A，B板相距為d,帶q的粒子（不計(jì)重力）固定于兩板的正中央P點(diǎn)，在AB上加上如圖乙所示的交變電壓。（1）若0時(shí)刻解除粒子的鎖定，分析粒子是否能再次回到P點(diǎn)。（2）分析粒子在0~T時(shí)間內(nèi)的位移。（假設(shè)粒子未與板相碰）（3）若在t=時(shí)刻解除鎖定，作出粒子運(yùn)動的v-t圖象（假設(shè)粒子始終未與板相碰）二、帶電粒子在交變方形波電場中的曲線運(yùn)動例2如圖甲所示，兩平行金屬板間距為d，加上如圖乙所示的電壓，電壓的最大值為U0，、電荷量為＋q的離子，t=與電壓變化周期相同，且離子能通過兩板間的空間打在右端的熒光屏上，求:不計(jì)離子重力1極板的長度L2離子到達(dá)熒光屏?xí)r的速度大小和方向3離子打到熒光屏上的偏移量y例3如圖甲所示，離子源產(chǎn)生的正離子由離子源飛出時(shí)的速度可忽略不計(jì)，離子離開離子源后進(jìn)入一加速電壓為U0的加速電場，偏轉(zhuǎn)電場極板間的距離為d，極板長為l＝2d，偏轉(zhuǎn)電場的下極板接地，偏轉(zhuǎn)電場極板右端到豎直放置的足夠大的熒光屏之間的距離也為l?，F(xiàn)在偏轉(zhuǎn)電場的兩極板間接一周期為T的交變電壓，上極板的電勢隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。正離子穿過平行板的時(shí)間極短1試計(jì)算離子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度v0的大??；2在電勢變化的過程中發(fā)現(xiàn)熒光屏有“黑屏”現(xiàn)象，即無正離子到達(dá)熒光屏，試計(jì)算每個(gè)周期內(nèi)熒光屏黑屏的時(shí)間t；3離子打到熒光屏上的區(qū)間的長度。三、帶電粒子在交變鋸齒波電場中的曲線運(yùn)動解決此題關(guān)鍵要把握住以下幾點(diǎn)1粒子在穿過偏轉(zhuǎn)電場的過程中兩偏轉(zhuǎn)極板的電勢差始終保持不變，這樣就可以將變化電壓問題簡化為電壓恒定的問題進(jìn)行處理；2所謂“黑屏”即為帶電粒子不能射出偏轉(zhuǎn)電場，因此只要算出粒子恰好不能射出偏轉(zhuǎn)電場的電壓，即可根據(jù)電壓與時(shí)間的關(guān)系找出“黑屏”的時(shí)間；3粒子在熒光屏上達(dá)到最遠(yuǎn)距離時(shí)對應(yīng)帶電粒子剛好從偏轉(zhuǎn)電場極板邊緣射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)情況。突破三應(yīng)用動力學(xué)知識和功能關(guān)系解決力電 綜合問題1．方法技巧 功能關(guān)系在電學(xué)中應(yīng)用的題目，一般過程復(fù)雜且涉及多種性質(zhì)不同的力，因此，通過審題，抓住受力分析和運(yùn)動過程分析是關(guān)鍵，然后根據(jù)不同的運(yùn)動過程中各力做功的特點(diǎn)來選擇相應(yīng)規(guī)律求解。動能定理和能量守恒定律在處理電場中能量問題時(shí)仍是首選。2．解題思路【典例3】2013·四川卷，10在如圖5所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ＝37°的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行。勁度系數(shù)＝5N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連。彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面處于場強(qiáng)E＝5×104N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中。已知A、B的質(zhì)量分別為mA＝01g和mB＝02g，B所帶電荷量q＝＋4×10－6C。設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變。取g＝10m/s2，sin37°＝06，cos37°＝08。圖51求B所受靜摩擦力的大?。?現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a＝06m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動。A從M到N的過程中，B的電勢能增加了ΔEp＝006J。已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝04。求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率。第一步：抓住關(guān)鍵點(diǎn)→獲取信息第二步：抓好過程分析→理清解題思路規(guī)范解答A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，對于A、B根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件解決問題；當(dāng)A、B做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式、牛頓第二定律和功能關(guān)系解決問題。1F作用之前，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T0，有對A：T0＝mAgsinθ①對B：T0＝qE＋f0②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得f0＝04N③2物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中，A、B兩物體的位移均為s，A、B間繩子張力為T，有qEs＝ΔEBg－qE＝mBa⑤設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈簧的伸長量為Δ，有v2＝2as⑥設(shè)拉力F的瞬時(shí)功率為