高考物理总复习 66专题 带电粒子在交变电场中的应用课件 新人教版.ppt

第6单元专题带电粒子在交变电场中的应用 如果平行板电容器两极间的电压是周期性变化的电压时 平行板电容器两极板间的电场也是交替变化的 可以将这种电场称为交变电场 由于电场的周期性交替变化 使得问题变得复杂 这类问题由于其周期性 也具有其独特的规律 特别是涉及到带电粒子的位移问题 采用v t图象解决 可以使复杂问题变的直观 易于分析 一 交变电场的产生 例1 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 解析 电容器两极间的电压大小和方向作周期性变化时 电容器两极间电场是交变电场 而c图中电压大小随时间周期性变化 方向不变 故在电容器两极间加c图电压时 电容器两板间的电场不是交变电场 答案 abd 二 交变电场中的带电粒子 例2 如图甲所示 两个平行金属板p q正对竖直放置 两板间加上如图乙所示的交变电压 t 0时 q板比p板电势高u0 在两板的正中央m点有一电子在电场力作用下由静止开始运动 电子所受重力可忽略不计 已知电子在0 4t0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 a t t0b t 2t0c t 3t0d t 4t0 解析 在t t0时刻 q板比p板电势高 方向水平向左 所以电子所受电场力方向向右 加速度方向也向右 所以电子向右做匀加速直线运动 故a项错误 在t 2t0时刻 电子加速度向左 但前2t0时间内 由动能定理 可知瞬间速度为零 故b项错误 由对称性可知 t 3t0时刻 电子速度方向向左且速度最大 故c项正确 在t 4t0时刻 电子瞬间静止 故d项错误 答案 c 学法指导 明确带电粒子的初始条件 分析带电粒子的受力情况 应用牛顿运动定律及运动学公式 确定物体的运动情况 图1 图2 答案 ab 触类旁通 2011 安徽 如下图所示 两平行正对的金属板a b间加有如图 b 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p处 若在t0时刻释放该粒子 粒子会时而向a板运动 时而向b板运动 并最终打在a板上 则t0可能属于的时间段是 答案 b 学法指导 带电粒子在交变电场中的运动是高中物理的一个难点 其运动的复杂性使解题很繁琐 该种类型题的特点是电场力不变 加速度大小不变 运动具有对称性 因此巧妙应用v t图象对应 面积 位移 可将涉及问题简化 巧妙应用v t图象解决交变电场中带电粒子的运动是解决此类问题首选的方法 二 交变电场中极短时间下的场的模型 例2 如图所示 在真空中速度为v0 6 4 107m s的电子束连续地射入两平行极板之间 极板长度为l 8 0 10 2m 间距为d 5 0 10 3m 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50hz的交变电压u u0sin t 如果所加电压的最大值u0超过某一值uc时 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 1 uc的大小 2 u0为何值才能使通过的时间 t 通跟间断的时间 t 断之比为 t 通 t 断 2 1 答案 1 91v 2 105v 一 示波管的原理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 1 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 2 仅在xx 或yy 加电压 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xx 或yy 所在直线上某一点 形成一个亮斑 不在中心 如上图所示 设加速电压为u1 偏转电压u2 偏转电场极板长l 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 若所加电压按正弦函数规律变化 u umsin t 偏移也将按正弦规律变化 如x xmsin t或y ymsin t 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 例1 2011 安徽 图 a 为示波管的原理图 如果在电极yy 之间所加的电压按图 b 所示的规律变化 在电极xx 之间所加的电压按图 c 所示的规律变化 则在荧光屏上会看到的图形是 答案 b 二 反射式速调管 例2 2011 福建 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 其振荡原理与下述过程类似 如右图所示 在虚线mn两侧分别存在着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 已知电场强度的大小分别是e1 2 0 103n c和e2 4 0 103n c 方向如图所示 带电微粒质量m 1 0 10 20kg 带电量q 1 0 10