模型組合講解——帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型

1、模型組合講解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型模型概述帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)也是每年高考中的熱點(diǎn)問(wèn)題，具體來(lái)講有電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速（減速），涉及內(nèi)容有力、能、電、圖象等各部分知識(shí)，主要考查學(xué)生的綜合能力。模型講解例. 在與x軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電量為、質(zhì)量為的物體在光滑水平面上沿著x軸做直線運(yùn)動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系是，式中x以米為單位，t的單位為秒。從開始運(yùn)動(dòng)到5s末物體所經(jīng)過(guò)的路程為_m，克服電場(chǎng)力所做的功為_J。解析：由位移的關(guān)系式可知。，所以，即物體沿x軸方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)從開始運(yùn)動(dòng)到速度為零的時(shí)間為，則故，第5s內(nèi)物體開始反向以的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)因此開始5s內(nèi)的路程為，5s末的

2、速度克服電場(chǎng)力做功點(diǎn)評(píng)：解答本題的關(guān)鍵是從位移與時(shí)間的關(guān)系式中找出物體的初速度和加速度，分析出物體運(yùn)動(dòng)4s速度減為零并反向運(yùn)動(dòng)，弄清位移與路程的聯(lián)系和區(qū)別。模型要點(diǎn)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系牛頓第二定律根據(jù)帶電粒子受到的力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等物理量。這條思路通常適用于受恒力作用下的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。功和能的關(guān)系動(dòng)能定理根據(jù)力對(duì)帶電粒子所做的功W及動(dòng)能定理，從帶電粒子運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化角度，研究帶電粒子的速度變化、經(jīng)歷的位移等，這條思路通常適用于非均勻或均勻變化的磁場(chǎng)，特別適用于非均勻變化的磁場(chǎng)。在討論帶電粒子的加速偏轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于基本粒子，如電子、質(zhì)子、中子等

3、，沒(méi)有特殊說(shuō)明，其重力一般不計(jì)；帶電粒子如液滴、塵埃、顆粒等沒(méi)有特殊說(shuō)明，其重力一般不能忽略。誤區(qū)點(diǎn)撥一般情況下帶電粒子所受的電場(chǎng)力遠(yuǎn)大于重力，所以可以認(rèn)為只有電場(chǎng)力做功。由動(dòng)能定理，此式與電場(chǎng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、軌跡形狀也無(wú)關(guān)。模型演練如圖1所示，A、B兩塊金屬板水平放置，相距，兩板間加有一周期性變化的電壓，當(dāng)B板接地時(shí)，A板電勢(shì)隨時(shí)間t變化的情況如圖2所示。在兩板間的電場(chǎng)中，將一帶負(fù)電的粒子從B板中央處由靜止釋放，若該帶電粒子受到的電場(chǎng)力為重力的兩倍，要使該粒子能夠達(dá)到A板，交變電壓的周期至少為多大。（g取）圖1 圖2解析：設(shè)電場(chǎng)力為F，則，得前半周期上升高度：，后半周期先減速上升，后加速下降，其加速度：得減速時(shí)間為則，此段時(shí)間內(nèi)上升高度：則上升的總高度：后半周期的時(shí)間內(nèi)，粒子向下加速運(yùn)動(dòng)，下降的高度：上述計(jì)算說(shuō)明，在