第九章　第6課時　專題強(qiáng)化：帶電粒子在交變電場中的運動-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第6課時專題強(qiáng)化：帶電粒子在交變電場中的運動目標(biāo)要求1.掌握交變電場的特點。2.會分析帶電粒子在交變電場中的運動規(guī)律?？键c一帶電粒子在交變電場中的直線運動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．常見的題目類型(1)粒子做單向直線運動。(2)粒子做往返運動。3．思維方法(1)注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)：抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的臨界條件。(2)從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系。4．解題技巧(1)按周期性分段研究。(2)將eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(φ－t圖像,U－t圖像,E－t圖像))eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)換))a－t圖像eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)化))v－t圖像。例1(多選)如圖所示，A、B是一對平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓，兩板間電勢差隨時間的變化規(guī)律如圖所示?，F(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)域內(nèi)，設(shè)電子的初速度和重力的影響可忽略。則下列說法正確的是()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＝eq\f(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＝eq\f(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＝eq\f(T,2)時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動拓展若已知電子質(zhì)量為m、電荷量大小為e，電子僅在靜電力作用下，在t＝eq\f(T,4)時刻從A板的小孔處由靜止釋放進(jìn)入兩極板間運動，恰好到達(dá)B板。(1)A、B兩板間的距離為______________；(2)電子在兩板間的最大速度為____________。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________在畫速度—時間圖像時，要注意以下幾點：(1)帶電粒子進(jìn)入電場的時刻。(2)速度—時間圖像的斜率表示加速度，因此加速度相同的運動的圖像一定是平行的直線。(3)圖線與時間軸圍成的“面積”表示位移，且在橫軸上方所圍成的“面積”為正，在橫軸下方所圍成的“面積”為負(fù)。(4)注意對稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用。(5)圖線與橫軸有交點，表示此時速度為零；對于運動很復(fù)雜，不容易畫出速度—時間圖像的問題，還應(yīng)逐段分析求解?？键c二帶電粒子在交變電場中的偏轉(zhuǎn)1．帶電粒子在交變電場中的運動，通常只討論電壓的大小不變、方向做周期性變化(如方波)的情形。當(dāng)粒子垂直于交變電場方向射入時，沿初速度方向的分運動為勻速直線運動，沿電場方向的分運動具有周期性。2．研究帶電粒子在交變電場中的運動，關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點，利用牛頓第二定律正確地判斷粒子的運動情況。根據(jù)電場的變化情況，分段求解帶電粒子運動的末速度、位移等。3．注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)：抓住粒子運動時間上的周期性和空間上的對稱性，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的臨界條件。4．對于鋸齒波和正弦波等電壓產(chǎn)生的交變電場，若粒子穿過板間的時間極短，帶電粒子穿過電場時可認(rèn)為是在勻強(qiáng)電場中運動。例2如圖a所示，水平放置的兩正對、平行金屬板A、B間加有如圖b所示的交變電壓UAB，現(xiàn)有一帶電粒子從A板左端邊緣以速度v0水平射入電場。粒子電荷量為＋q，質(zhì)量為m，不計粒子重力。(1)若粒子能夠射出電場，已知金屬板長度為L，求粒子在電場中的運動時間t；(2)若粒子在t＝0時刻射入電場，經(jīng)過一段時間后從B板右側(cè)邊緣水平射出。①定性畫出垂直板方向的速度vy(規(guī)定豎直向下為正方向)隨時間變化的圖像。②求出板長L和兩板間距d分別滿足的條件。③若金屬板足夠長，要求t＝0時刻射入的粒子打到B板時動能最大，則兩板間距d應(yīng)當(dāng)滿足什么條件？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)若粒子在t＝eq\f(T,4)時刻射入電場，經(jīng)過一段時間后從A板右側(cè)邊緣水平射出，則板長L和兩板間距d分別滿足什么條件？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________