熱點專題講座04帶電粒子在電場中運動綜合問題的分析

1、第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)熱點專題講座熱點專題講座(四四)帶電粒子在電場中運動綜合問題的分析帶電粒子在電場中運動綜合問題的分析第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)熱熱 點點 透透 析析第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)一、帶電粒子在交變電場中的運動一、帶電粒子在交變電場中的運動1單向直線運動單向直線運動對于電學(xué)與力學(xué)綜合的題目，必須牢記牛頓運動定律：對于電學(xué)與力學(xué)綜合的題目，必須牢記牛頓運動定律：力是改變物體運動狀態(tài)的原因

2、，即要分析帶電粒子的運動情力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即要分析帶電粒子的運動情況必須從受力分析開始要注意的是整個運動過程中加速度況必須從受力分析開始要注意的是整個運動過程中加速度的大小不變，運動方向沒有發(fā)生變化的大小不變，運動方向沒有發(fā)生變化第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)平行板間加如圖所示周期性變化的電壓，重力不平行板間加如圖所示周期性變化的電壓，重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t0時刻開始將其釋時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況下圖中，定性描述粒子運動的放，運動過程無碰板情況下圖中，定性描述粒

3、子運動的vt圖象正確的是圖象正確的是()第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)解析：解析：選選A從從t0時刻到時刻到tT/2時刻，帶電粒子受到靜時刻，帶電粒子受到靜電力的作用從平行板中央開始向極板的方向做勻加速運動，電力的作用從平行板中央開始向極板的方向做勻加速運動，在在tT/2時刻電場反轉(zhuǎn)，靜電力大小不變，方向相反，即加時刻電場反轉(zhuǎn)，靜電力大小不變，方向相反，即加速度反向，帶電粒子做勻減速運動，但是運動方向沒有改速度反向，帶電粒子做勻減速運動，但是運動方向沒有改變，到變，到tT時刻，速度減少到時刻，速度減少到0，然后繼續(xù)開始加速，開始，然后

4、繼續(xù)開始加速，開始一個新的周期一個新的周期滿足上述運動的圖象只有滿足上述運動的圖象只有A.第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)2往返運動往返運動當(dāng)電場強(qiáng)度發(fā)生變化時，帶電粒子在電場中的受力將發(fā)當(dāng)電場強(qiáng)度發(fā)生變化時，帶電粒子在電場中的受力將發(fā)生變化，從而使粒子的運動狀態(tài)發(fā)生變化，可能做單向直線生變化，從而使粒子的運動狀態(tài)發(fā)生變化，可能做單向直線運動，也可能做往返運動由于所加的電場是周期性的，所運動，也可能做往返運動由于所加的電場是周期性的，所以帶電粒子的運動規(guī)律也具有周期性和對稱性以帶電粒子的運動規(guī)律也具有周期性和對稱性第六章靜電場第六章靜電

5、場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)(多選多選)如圖所示，如圖所示，A、B是一對中間開有小孔的平是一對中間開有小孔的平行金屬板，兩小孔的連線與金屬板面相垂直，兩極板間的距行金屬板，兩小孔的連線與金屬板面相垂直，兩極板間的距離為離為L，兩極板間加上低頻交流電壓，兩極板間加上低頻交流電壓，A板電勢為零，板電勢為零，B板電板電勢勢UU0cos t.現(xiàn)有一電子在現(xiàn)有一電子在t0時穿過時穿過A板上的小孔射入電板上的小孔射入電場，設(shè)初速度和重力的影響均可忽略不計，則電子在兩極板場，設(shè)初速度和重力的影響均可忽略不計，則電子在兩極板間可能間可能()第六章靜電場第六章靜電場物理（

6、物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)A以以A、B間的某一點為平衡位置來回振動間的某一點為平衡位置來回振動B時而向時而向B板運動，時而向板運動，時而向A板運動，但最后穿出板運動，但最后穿出B板板C一直向一直向B板運動，最后穿出板運動，最后穿出B板，前提是板，前提是小于某個小于某個值值0，L小于某個值小于某個值L0D一直向一直向B板運動，最后穿出板運動，最后穿出B板，而不論板，而不論、L為任為任何值何值第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)解析：解析：選選AC電子在電子在A、B間運動可以分為兩種情況：間運動可以分為兩種情況

7、：(1)如果金屬板間的距離如果金屬板間的距離L大于或等于電子在大于或等于電子在0T/2時間時間內(nèi)一直向內(nèi)一直向B板運動的距離板運動的距離L0，電子進(jìn)入金屬板后在，電子進(jìn)入金屬板后在0T/4時時間內(nèi)受到向右的靜電力而做變加速直線運動，其運動的加速間內(nèi)受到向右的靜電力而做變加速直線運動，其運動的加速度逐漸減小，速度逐漸增大；在度逐漸減小，速度逐漸增大；在T/4T/2時間內(nèi)電子受到反時間內(nèi)電子受到反向的靜電力而減速運動，其加速度逐漸變大，速度逐漸減向的靜電力而減速運動，其加速度逐漸變大，速度逐漸減?。辉谛?；在T/2時刻，電子的速度減為零，在時刻，電子的速度減為零，在T/23T/4時間內(nèi)電時間內(nèi)電子將

8、反向向子將反向向A板做變加速直線運動，在板做變加速直線運動，在3T/4T時間內(nèi)電子向時間內(nèi)電子向A板做變減速直線運動，板做變減速直線運動，T時刻速度減為零，且回到初始位時刻速度減為零，且回到初始位置此后將周期性地重復(fù)以上的運動，置此后將周期性地重復(fù)以上的運動，A正確正確第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)(2)如果金屬板間的距離如果金屬板間的距離L小于電子在小于電子在0T/2時間內(nèi)一直時間內(nèi)一直向向B板運動的距離板運動的距離L0，則電子一直向，則電子一直向B板運動，在板運動，在T/2時刻之時刻之前將從前將從B板穿出，板穿出，C正確正確第六章

9、靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)3偏轉(zhuǎn)運動偏轉(zhuǎn)運動帶電粒子在交變電場中的偏轉(zhuǎn)是一種復(fù)雜的曲線運動，帶電粒子在交變電場中的偏轉(zhuǎn)是一種復(fù)雜的曲線運動，當(dāng)帶電粒子進(jìn)入電場時的方向跟電場方向垂直，帶電粒子在當(dāng)帶電粒子進(jìn)入電場時的方向跟電場方向垂直，帶電粒子在靜電力的作用下做類平拋運動，解決此類問題的方法是根據(jù)靜電力的作用下做類平拋運動，解決此類問題的方法是根據(jù)交變電場的特點進(jìn)行分段研究運用運動的合成與分解，把交變電場的特點進(jìn)行分段研究運用運動的合成與分解，把復(fù)雜的曲線運動轉(zhuǎn)化為兩個簡單的直線運動復(fù)雜的曲線運動轉(zhuǎn)化為兩個簡單的直線運動(等時性、獨立等時

10、性、獨立性性)，或者直接運用類平拋運動的一些推論，從中尋找解題，或者直接運用類平拋運動的一些推論，從中尋找解題的突破口的突破口第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)(1)在距靶在距靶MN的中心的中心O點多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中？點多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中？(2)要使粒子能全部打在靶要使粒子能全部打在靶MN上，電壓上，電壓U0的數(shù)值應(yīng)滿足的數(shù)值應(yīng)滿足什么條件？什么條件？(寫出寫出U0、m、d、q、T的關(guān)系式即可的關(guān)系式即可)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（

11、RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)答案：答案：見解析見解析 第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)二、帶電體在復(fù)合場中的運動二、帶電體在復(fù)合場中的運動1等效思想等效思想

12、各種性質(zhì)的場與實物各種性質(zhì)的場與實物(分子和原子的構(gòu)成物質(zhì)分子和原子的構(gòu)成物質(zhì))的根本區(qū)的根本區(qū)別之一是場具有疊加性，即幾個場可以同時占據(jù)同一空間，別之一是場具有疊加性，即幾個場可以同時占據(jù)同一空間，從而形成復(fù)合場對于復(fù)合場中的力學(xué)問題，可以根據(jù)力的從而形成復(fù)合場對于復(fù)合場中的力學(xué)問題，可以根據(jù)力的獨立作用原理分別研究每種場力對物體的作用效果，也可以獨立作用原理分別研究每種場力對物體的作用效果，也可以同時研究幾種場力共同作用的效果，將復(fù)合場等效為一個簡同時研究幾種場力共同作用的效果，將復(fù)合場等效為一個簡單場，然后與重力場中的力學(xué)問題進(jìn)行類比，利用力學(xué)的規(guī)單場，然后與重力場中的力學(xué)問題進(jìn)行類比，

13、利用力學(xué)的規(guī)律和方法進(jìn)行分析與解答律和方法進(jìn)行分析與解答第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)2解題方法解題方法(1)正交分解法：由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場中所受電場力正交分解法：由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場中所受電場力和重力都是恒力，不受約束的粒子做的都是勻變速運動，因和重力都是恒力，不受約束的粒子做的都是勻變速運動，因此可以采用正交分解法處理將復(fù)雜的運動分解為兩個互相此可以采用正交分解法處理將復(fù)雜的運動分解為兩個互相垂直的直線運動，再根據(jù)運動合成的方法去求復(fù)雜運動的有垂直的直線運動，再根據(jù)運動合成的方法去求復(fù)雜運動的有關(guān)物理量關(guān)物理量第六章靜電場第

14、六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)第六章靜電場第六章靜電場物理（物理（RJRJ）熱熱 點點 透透 析析題題 組組 集集 訓(xùn)訓(xùn)如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心在圓心在O點，半徑為點，半徑為r，內(nèi)壁光滑，內(nèi)壁光滑，A、B兩點分別是圓弧的兩點分別是圓弧的最低點和最高點該區(qū)間存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場，一最低點和最高點該區(qū)間存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場，一質(zhì)量為質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運動、帶負(fù)電的小球在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運動(電荷電荷量不變量不變)，經(jīng)，經(jīng)C點時速度最大，點時速度最大，O、C連線與豎直方向的夾角連線與豎直方向的夾角60，重力加速度為，重力加速度為g.(1)求小球所受到的電場力大??；求小球所受到的電