带电粒子在电场中的运动(第二课时).ppt

1、带电粒子在电场中运动,例1、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,答案：ACD,小结：动能定理是解决此题的关键,一、带电粒

2、子在电场中的直线加速问题,从P到N的过程中,由动能定理得：,mg2d-Uq=0,从P到N的过程中，仍然满足,质点到N点时，速度刚好为零。,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,所以，仍能返回,mg2d-Uq=0,当A板上移时,A板未移动时,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,从P到N的过程中,由动能定理得：,mg2d-Uq=0,当A板下移时,A板未移动时,从P到N的过程中，仍然满足,质点到N点时，速度刚好为零。,mg2d-Uq=0,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,mg(2d-h),-Uq,=,

3、-0,质点P未到N孔就开始返回,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,B板向上平移时,从P到N的过程中由动能定理得：,P,M,N,A,B,d,d,h,mg(2d+h),-Uq,=,-0,vN0,质点P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,B板向下平移时,练1：如图所示，平行板电容器水平放置，两板间距16cm.当两板电势差为300V是时,一带负电的小球在距下板8cm处静止.如果两板间电势差减小到270V时,带电小球运动到极板上需多长时间?,t=0.4s,小结：利用比例关系可以优化解题,练2:板长为L的平行金属板与水平面成角放

4、置,板间有匀强电场,一个带电量为q、质量为m的液滴,以速度v0垂直于电场线方向射入两板间,如图所示,射入后液滴沿直线运动,求: (1)两极板间的电场强度E. (2)液滴离开电场时的速度v.,E=mgcos/q 方向：,小结：,(1)理解板的放置情况， 如何处理力是关键,(2)用动能定理，注意合力做负功,二、带电粒子在交变电场的直线运动,例2:如图，A板的电势A0，B板的电势B随时间的变化规律如图所示。（板间距较大）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t3T/8时刻进入的，它可

5、能时而向B板运动，时而向A板运动,最后打在B板上 D.若电子是在tT/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动,AB,若电子是在t0时刻进入的,T,t / s,/ v,0,0,-0,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t T/8时刻进入的,v / m/s,T,t / s,/ v,0,0,-0,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t

6、T/4时刻进入的,v / m/s,T,t / s,/ v,0,0,-0,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t 3T/8时刻进入的,v / m/s,小结,1、情景分析法,2、图解法（周期性变化的电场）画出 a-t、v-t图,确定对象，受力分析，过程分析及其重要,分析方法：,练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场, 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

7、B孔？（ t=0时刻A板电势高）,A,3、第一个周期末，速度恰为0，一个周期内始终向右运动, 以后不断重复第一个周期的运动，直到通过B点.,请画出粒子运动的 v-t 图线.,1、前半周期带电粒子向右匀加速，,2、后半周期向右匀减速，,A,甲图（U),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,要使粒子到达B点时速度 最大，即在 半个周期内到达.,解：设带电粒子在半个周期的位移为S由题意知：只要 Sd , 粒子出电场时速度可达最大. 有：,请问此

8、题有周期解吗？,从W电=Uq=EKB-0考虑U的值,T,2T,u /v,t/s,-U,乙图,0,U,v/m/s,t/s,0,丙图,变式训练1:两个相距为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场, 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.,变：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.,情景分析,图像分析,练4

9、:两个相距为d=1.5 m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场,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,1、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) T/32=8102m,简解：a=

10、 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,2、粒子在T时刻(即运动了5T/6时间) 速度： v=aT/6=1.2105m/s 粒子在7T/6时刻(即运动了T时间)反向位移s=(v/2) T/62=2102m,粒子在24个周期内运动的位移246102m=1.44 m,粒子在24个周期内向右运动的最大 距离 为236 102m 8 102m=1.46m,所以第25个周期内,粒子只要向右运动0.06m 就通过B孔,A,B,小结：对往复运动特别要关注最后一个周期内的运动情况.,t总=24T+T/3+t=2.44310-5s,d=1.5 m ,x=610-2m T=1.010-6s,=2.510-5s,做完了吗？,听说过青蛙跳井的例子吗？,三、示波器的原理,示波器是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。,已知：U1、l、YY偏转电极的电压U2、板间距d 、板端到荧光屏的距离L。 求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值tan及打到屏上电子的偏移量y。,偏移量与YY偏转电极的电压U2成正比,