10.5.2 带电粒子在交变电场中的运动 课件-高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

1、高二物理必修三第10章专题复习带电粒子在交变电场中的运动一、带电粒子在交变电场中的直线运动1此类问题中，带电粒子进入电场时初速度为零，或初速度方向与电场方向平行，带电粒子在交变静电力的作用下，做加速、减速交替的直线运动2该问题通常用动力学知识分析求解重点分析各段时间内的加速度、运动性质、每段时间与交变电场的周期T间的关系等常用vt图像法来处理此类问题，通过画出粒子的vt图像，可将粒子复杂的运动过程形象、直观地反映出来，便于求解 例1：如图甲所示，M、N为正对竖直放置的平行金属板，A、B为两板中线上的两点。当M、N板间不加电压时，一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点，此时速度为v。若两板间

2、加上如图乙所示的交变电压，t=0时，将带电小球仍从A点由静止释放，小球运动过程中始终未接触极板，则t=T时，小球（）A在B点上方 B速度大于v C恰好到达B点 D速度小于v C例2：如图所示，A B两金属板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)分别在AB两板间加上下列哪种电压时，有可能使电子到不了B板（ ）A.A图 B.B图 C.C图 D.D图 B例3：如图甲所示，两个平行金属板a b竖直放置，两板加如图乙所示的电压t=0时刻在两板的正中央O点由静止开始释放一个电子，电子仅在电场力作用下运动，假设始终未与两板相碰则电子速度方向向左且大小逐渐减小的时间是（ ）B二、

3、带电粒子在交变电场中的曲线运动带电粒子以一定的初速度垂直于电场方向进入交变电场，粒子做曲线运动(1)若带电粒子的初速度很大，粒子通过交变电场时所用时间极短，故可认为粒子所受静电力为恒力，粒子在电场中做类平抛运动(2)若粒子运动时间较长，在初速度方向做匀速直线运动，在垂直初速度方向利用vyt图像进行分析：vy0时，速度方向沿v0方向y方向位移可用vyt图像的面积进行求解 例4：如图甲是一对长度为L的平行金属板，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直在t0时刻，一带电粒子沿板间的中线OO垂直电场方向射入电场，2t0时刻粒子刚好沿下极板右边缘射出电场不计粒子重力，则()A粒子

4、带负电B粒子在平行板间一直做曲线运动C粒子射入电场时的速度大小为D若粒子射入电场时的速度减为一半，射出电场时的速度垂直于电场方向 C例5：如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为Ek0。已知t0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场。则（ ）A.所有粒子最终都垂直电场方向射出电场B.t0之后射入电场的粒子有可能打到极板上C.所有粒子在经过电场过程中最大动能都不可能超过2Ek0D.若入射速度变成原来的两倍，则粒子从电

5、场出射时的侧向位移与原来相比必定减半AC巩固练习1在如图甲所示的平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压，开始时B板的电势比A板的高，这时两板中间原来静止的电子(图甲中黑点所示)在静电力作用下开始运动，电子在运动中不与极板发生碰撞，则下列说法正确的是(不计电子重力)()A电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性往返运动B电子一直向A板运动C电子一直向B板运动D电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性往返运动 C2如图(a)所示的两平行金属板P、Q加上(b)图所示电压，t0时，Q板电势比P板电势高5 V，在板正中央M点放一电子，初速度为零，电子只受静电力而运动，且

6、不会碰到金属板，则这个电子处于M点右侧，速度向右，且速度逐渐减小的时间段是()A0t21010 sB21010 st41010 sC41010 st61010 sD61010 st81010 s B3.如图（a）所示的xOy平面处于匀强电场中，电场方向与X轴平行，电场强度E随时间t变化的周期为T，变化图线如图（b）所示，E为+E0时电场强度的方向沿x轴正方向。有一带正电的粒子P，在某一时刻t0以某一速度v沿Y轴正方向自坐标原点O射入电场，粒子P经过时间T到达的点记为A（A点在图中未画出）。若t0=0，则OA连线与Y轴正方向夹角为45，不计粒子重力：（1）求粒子的比荷；（2）若t0= ，求A点的坐标；（3）若t0= ，求粒子到达A点时的速度。 （1）4v/ E0T（2） （0，vT）（3） v04.电学中有些仪器经常用到下述电子运动的物理原理。某一水平面内有一直角坐标系xOy，x=0和x=L=10cm的区间内有一沿x轴负方向的有理想边界的匀强电场E1=10000V/m，x=L和x=3L的区间内有一沿y轴负方向的有理想边界的匀强电场E2=10000V/m，一电子（为了计算简单、比荷取为21011C/Kg）从直角坐标系xOy平面内的坐标原点O以很小的速度进入匀强电场E1，计算时不计此速度且只考虑xOy平面内的运动。求：（