带电粒子在电场中的直线运动运动.ppt

带电粒子在电场中的直线运动运动,解决带电粒子在电场中运动的基本思路：1明确研究对象，受力分析研究对象有两种：（1）带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。（2）带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等，一般都考虑重力。2运动轨迹和过程分析带电粒子运动形式决定于：粒子的受力情况和初速度情况3解题的依据（1）力的观点：牛顿运动定律和运动学公式（2）能量的观点：动能定理：能量守恒定律,例1：在真空中的一对平行金属板，两板间的电势差为U，一个质量为m，带电量e的电子，由静止开始运动,计算从负极板运动到正极板时的速度。,实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。如图所示，电子穿出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。,如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是：(),A.两板间距越大，加速的时间越长B.两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关,P,Q,AC,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,vN0,将穿过N孔继续下落,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,答案：ACD,例2：如图所示，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tT/4时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动D.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,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,若电子是在tT/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tT/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t3T/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：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压,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,请画出粒子运动的v-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.,甲图,t/s,-U,乙图,T,2T,t/s,0,0,v/m/s,U,T,2T,丙图,T,2T,u/v,t/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压,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=1.5m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压,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=1.44m,粒子在24个周期内向右运动的最大距离为236102m8102m=1.46m,所以第25个周期内,粒子只要向右运动0.06m就通过