人教高三物理选修静电场带电粒子在电场中的运动时人教

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1、人教高三物理选修静电场带电粒子在电人教高三物理选修静电场带电粒子在电场中的运动时场中的运动时 人教人教PMNABddmgEqmg从从P到到N的过程中的过程中,由动能定理得：由动能定理得：mg2d-Uq=0从从P到到N的过程中，仍然满足的过程中，仍然满足质点到质点到N点时，速度刚好为零。点时，速度刚好为零。A、把、把A板向上平移一小段距离，质点自板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能返回点自由下落仍能返回mg2d-Uq=0当当A A板上移时板上移时, ,A A板未移动时板未移动时, ,第1页/共19页PMNABddmgEqmgB、把、把A板向下平移一小段距离，质点自板向下平移一小段距离，质

2、点自P点自由下落后将穿过点自由下落后将穿过N孔继续下落孔继续下落从从P到到N的过程中的过程中,由动能定理得：由动能定理得：mg2d-Uq=0当当A A板下移时板下移时, ,A A板未移动时板未移动时, ,从从P到到N的过程中，仍然满足的过程中，仍然满足质点到质点到N点时，速度刚好为零。点时，速度刚好为零。mg2d-Uq=0第2页/共19页PMNABdd从从P到到N的过程中由动能定理得：的过程中由动能定理得：hmg(2d-h)mvN212-Uq=-0质点质点P未到未到N孔孔就开始就开始返回返回C C、把把B B板向上平移一小段距离，质点自板向上平移一小段距离，质点自P P点自由下落仍能返回点自由

3、下落仍能返回B板向上平移时板向上平移时,mvN20 不可能不可能12第3页/共19页从从P到到N的过程中由动能定理得：的过程中由动能定理得：PMNABddhmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN0质点质点P将穿过将穿过N孔孔继续下落继续下落D D、把把B B板向下平移一小段距离，质点自板向下平移一小段距离，质点自P P点自由下落后点自由下落后将穿过将穿过N N孔继续下落孔继续下落B板向下平移时板向下平移时第4页/共19页练练1 1：如图所示，平行板电容器水平放置，两板间距如图所示，平行板电容器水平放置，两板间距16cm.16cm.当两板电势差为当两板电势差为300V300V是时是时, ,

4、一带负电的小球在距下板一带负电的小球在距下板8cm8cm处静止处静止. .如果两板间电势差减小到如果两板间电势差减小到270V270V时时, ,带电小球运动带电小球运动到极板上需多长时间到极板上需多长时间? ?h小球小球dt=0.4st=0.4s小结：利用小结：利用比例关系比例关系可以优化解题可以优化解题gaGFGFGF1 . 01 . 09 . 0，合所以，现在解：原来电电第5页/共19页练练2:2:板长为板长为L L的平行金属板与水平面成的平行金属板与水平面成角放置角放置, ,板间有板间有匀强电场匀强电场, ,一个带电量为一个带电量为q q、质量为、质量为m m的液滴的液滴, ,以速度以速

5、度v v0 0垂直垂直于电场线方向射入两板间于电场线方向射入两板间, ,如图所示如图所示, ,射入后液滴沿直线射入后液滴沿直线运动运动, ,求求: :(1)(1)两极板间的电场强度两极板间的电场强度E.E.(2)(2)液滴离开电场时的速度液滴离开电场时的速度v.v.Lv0E=E=mgcos/q /q 方向：方向：sin220gLvv小结：小结：(1)(1)理解理解，如何如何处理力处理力是关键是关键(2)(2)用用动能定理动能定理，注意合力做，注意合力做负功负功第6页/共19页BAt/ s B / v00-0AB第7页/共19页BAt/ s / v00-0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/

6、 s0v0-v0v/ m/s若电子是在若电子是在t0时刻进入的时刻进入的第8页/共19页Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t T/8时刻进入的时刻进入的v / m/s第9页/共19页Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t T/4时刻进入的时刻进入的v / m/s第10页/共19页Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt /

7、 s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若电子是在若电子是在t 3T/8时刻进入的时刻进入的v / m/s第11页/共19页2 2、图解法图解法（周期性变化的电场）画出（周期性变化的电场）画出 a-ta-t、v-tv-t图图分析方法：分析方法：第12页/共19页练练3:3:两个相距为两个相距为d d 的平行金属板的平行金属板, ,有正对着的两小孔有正对着的两小孔A A、B B, ,如图甲所示如图甲所示, ,两板间加如图乙所示的交变电场两板间加如图乙所示的交变电场, , 一质量为一质量为m m, ,带电量为带电量为+q +q 的带电粒子的带电

8、粒子, ,在在t t =0=0时刻在时刻在A A孔处无初速释孔处无初速释放放, ,试判断带电粒子能否穿过试判断带电粒子能否穿过B B孔？（孔？（ t t=0=0时刻时刻A A板电势高）板电势高）AB甲图甲图U/vt/su-u乙图乙图TT/2Aavav3、第一个周期、第一个周期末末，速度恰为，速度恰为0，一个周期内，一个周期内始终向右始终向右运动运动, 以后不以后不断重复第一个周期的运动，直到通过断重复第一个周期的运动，直到通过B点点.请画出粒子运动的请画出粒子运动的 v-t 图线图线.1、前半周期前半周期带电粒子带电粒子向右匀加速向右匀加速，2、后半周期向右匀减速后半周期向右匀减速，第13页/

9、共19页AB甲图（甲图（U)u /vt/s-U乙图乙图T2Tt/s00v/m/sUT2T丙图丙图问题：为使粒子到达问题：为使粒子到达B孔孔时时速度最大速度最大， A、B间距应满足什么条件？间距应满足什么条件？ 画出速度图线能画出速度图线能更清楚更清楚了解物体的了解物体的运动情况运动情况要使粒子到达要使粒子到达B点时速度点时速度 最大，即在最大，即在 半个周期半个周期内到达内到达.解：设带电粒子在半个周期的位移为解：设带电粒子在半个周期的位移为S由题意知：只要由题意知：只要 Sd , 粒子粒子出电场时速度可达最大出电场时速度可达最大. 有：有：ddTmdqU得222请问此题有请问此题有周期解周期

10、解吗？吗？从从W电电=Uq=EKB-0考虑考虑第14页/共19页T2Tu /vt/s-U乙图乙图0Uv/m/st/s0丙图丙图变式训练变式训练1:1:两个相距为两个相距为d d的平行金属板的平行金属板, ,有正对着的两小孔有正对着的两小孔A A、B B, ,如图甲所示如图甲所示, ,两板两板间加如图乙所示的交变电场间加如图乙所示的交变电场, , 一质量为一质量为m m, ,带电量为带电量为+ +q q的带电粒子的带电粒子, ,在在t t = =T T/4/4时刻时刻在在A A孔处无初速释放孔处无初速释放, ,试判断带电粒子能否穿过试判断带电粒子能否穿过B B孔？（孔？（ t t=0=0时刻时刻

11、A A板电势高）板电势高）AB甲图甲图答：粒子在答：粒子在t=T/4时刻释放，时刻释放，如果在运动的如果在运动的第一个第一个T/2内内没有通过没有通过B孔孔,则就不能通则就不能通过过B孔孔.变：不论变：不论A、B间距离多大，问带电粒间距离多大，问带电粒子何时释放，带电粒子一定能通过子何时释放，带电粒子一定能通过B孔？孔？带电粒子在带电粒子在T/4前释放前释放，一定能通过一定能通过B孔孔.情景分析情景分析图像分析图像分析第15页/共19页 练练4:4:两个相距为两个相距为d d=1.5 m=1.5 m的平行金属板的平行金属板, ,有正对着的两小有正对着的两小孔孔A A、B B, ,如图甲所示如图

12、甲所示, ,两板间加如图乙所示的交变电两板间加如图乙所示的交变电场场, ,U U=1.08=1.0810104 4V,V,交变电压的周期交变电压的周期T T=1.0=1.010106 6s, s, t t=0=0时时刻刻A A板电势高，一质量为板电势高，一质量为m m, ,带电量为带电量为+ +q q的带电粒子的带电粒子, ,在在t t= T / 6= T / 6 时 刻 在时 刻 在 A A 孔 处 无 初 速 释 放孔 处 无 初 速 释 放 , , 带 电 粒 子 比 荷带 电 粒 子 比 荷q/mq/m=1.0=1.010108 8C/kg,C/kg,问问: :粒子运动过程中将与某一极

13、板相碰粒子运动过程中将与某一极板相碰撞撞 , , 求 从 开 始 运 动 到 粒 子 与 极 板 碰 撞 所 用 时 间求 从 开 始 运 动 到 粒 子 与 极 板 碰 撞 所 用 时 间 . .AB甲图甲图U/vt/su-u乙图乙图TT/2第16页/共19页t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3T/3T/31、粒子在、粒子在T/2时刻时刻(即运动了即运动了T/3时间时间)速度：速度： v=aT/3=2.4105m/s向右向右位移位移s=(v/2) T/32=8102m简解：简解：a= qU/dm =7.21011m/s2 粒子在运动的粒子在运动的一个周期一个周期内

14、内向右向右运动运动8102m然后再然后再向左向左运动运动2102m 所以在一个周期内粒子位所以在一个周期内粒子位移向右移向右,为为x=610-2m2 2、粒子在、粒子在T时刻时刻(即运动了即运动了5T/6时间时间)速度：速度： v=aT/6=1.2105m/s 粒子在粒子在7T/6时刻时刻(即运动了即运动了T时间时间)反向反向位移位移s=(v/2) T/62=2102m第17页/共19页粒子在粒子在24个周期个周期内运动的位移内运动的位移246102m=1.44 m粒子在粒子在24个周期个周期内内向右向右运动的运动的最大最大 距离距离为为236 102m 8 102m=1.46m 所以所以第第25个周期个周期内内,粒子粒子 就通过就通过B孔孔 AB1.44 m小结：对小结：对特别要关注特别要关注内的运动情况内的运动情况.t总=24T+T/3+t=2.44310-5s1.46md d=1.5 m ,=1.5 m ,x=6x=61010-2-2m m T T=1.0=1.01010-6-6s sTTt251065 . 12=2.510-5s221atvts做完了吗？做完了吗？听说过青蛙跳井的例子吗？听说过青蛙跳井的例子吗？第18页/共19页感谢您的观看。感谢您的观看。第19页/共19页