帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動

1、高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第1頁第第6單元專題帶電粒子在交變電場中的應(yīng)用單元專題帶電粒子在交變電場中的應(yīng)用高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第2頁一、交變電場的產(chǎn)生一、交變電場的產(chǎn)生【例例1】平行板電容器兩極間的電壓如下圖所示能在平行板電容器兩極間的電壓如下圖所示能在電容器兩極板間得到交變電場的是電容器兩極板間得到交變電場的是()ABD高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第3頁二、交變電場中的帶電粒子二、交變電場中的帶電粒子【例例2】如圖甲所示，

2、兩個平行金屬板如圖甲所示，兩個平行金屬板P、Q正對豎直放正對豎直放置，兩板間加上如圖乙所示的交變電壓置，兩板間加上如圖乙所示的交變電壓t0時，時，Q板比板比P板電板電勢高勢高U0，在兩板的正中央，在兩板的正中央M點(diǎn)有一電子在電場力作用下由靜止點(diǎn)有一電子在電場力作用下由靜止開始運(yùn)動開始運(yùn)動(電子所受重力可忽略不計(jì)電子所受重力可忽略不計(jì))，已知電子在，已知電子在04t0時間時間內(nèi)未與兩板相碰則電子速度方向向左且速度最大的時刻是內(nèi)未與兩板相碰則電子速度方向向左且速度最大的時刻是()Att0Bt2t0Ct3t0 Dt4t0Cvt圖象解決交變電場中帶電粒子的運(yùn)動圖象解決交變電場中帶電粒子的運(yùn)動如圖，如圖

3、，A板的電勢板的電勢UA0，B板的電勢板的電勢UB隨時間的隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則變化規(guī)律如圖所示。則 A. 若電子是在若電子是在t0時刻從時刻從A板小孔進(jìn)入的，板小孔進(jìn)入的，它將一直向它將一直向B板運(yùn)動板運(yùn)動B. 若電子是在若電子是在tT/8時刻進(jìn)入的，它可能時時刻進(jìn)入的，它可能時而向而向B板運(yùn)動，時而向板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動,最后打在最后打在B板上板上 C. 若電子是在若電子是在t3T/8時刻進(jìn)入的，它可能時時刻進(jìn)入的，它可能時而向而向B板運(yùn)動，時而向板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動,最后打在最后打在B板上板上 D. 若電子是在若電子是在tT/2時刻進(jìn)入的，它可能時時刻進(jìn)入的，它可能

4、時而向而向B板、時而向板、時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動BAt/ s UB / v0U0-U0TT/2F=Eq=U0q/dF=maa= U0q/mdBAt/ s U/ v0U0-U0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/ s0v0-v0v/ m/s若電子在t0時刻進(jìn)入Tt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t T/8時刻進(jìn)入的時刻進(jìn)入的v / m/sTt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22

5、T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t 3T/8時刻進(jìn)入的時刻進(jìn)入的v / m/sTt / s U/ v0U0-U0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t T/4時刻進(jìn)入的時刻進(jìn)入的v / m/s 如圖，如圖，A板的電勢板的電勢UA0，B板的電勢板的電勢UB隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則 A.若電子是在若電子是在t0時刻從時刻從A板小孔進(jìn)入板小孔進(jìn)入的，它將一直向的，它將一直向B板運(yùn)動板運(yùn)動B.若電子是在若電子是在tT/8時刻進(jìn)入的，它可時刻進(jìn)入的，

6、它可能時而向能時而向B板運(yùn)動，時而向板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動,最后打最后打在在B板上板上 C.若電子是在若電子是在t3T/8時刻進(jìn)入的，它可時刻進(jìn)入的，它可能時而向能時而向B板運(yùn)動，時而向板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動,最后打最后打在在B板上板上 D.若電子是在若電子是在tT/2時刻進(jìn)入的，它可時刻進(jìn)入的，它可能時而向能時而向B板、時而向板、時而向A板運(yùn)動板運(yùn)動.高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第10頁【觸類旁通觸類旁通】(2011安徽安徽)如下圖所示，兩平行正對的如下圖所示，兩平行正對的金屬板金屬板A、B間加有如圖間加有如圖(b)所示的交變

7、電壓，一重力可忽略不所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處若在處若在t0時刻釋放時刻釋放該粒子，粒子會時而向該粒子，粒子會時而向A板運(yùn)動，時而向板運(yùn)動，時而向B板運(yùn)動，并最終打板運(yùn)動，并最終打在在A板上，則板上，則t0可能屬于的時間段是可能屬于的時間段是()高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第11頁二、交變電場中極短時間下的場的模型二、交變電場中極短時間下的場的模型【例例2】如圖所示，在真空中速度為如圖所示，在真空中速度為v06.4107 m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間極板長

8、度為的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間極板長度為l8.0102 m，間距為，間距為d5.0103 m兩極板不帶電時，電子束將兩極板不帶電時，電子束將沿兩極板之間的中線通過在兩極板上加一個沿兩極板之間的中線通過在兩極板上加一個50 Hz的交變電的交變電壓壓UU0sint，如果所加電壓的最大值，如果所加電壓的最大值U0超過某一值超過某一值UC時，時，將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板，有時間將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板，有時間斷，不能通過求：斷，不能通過求：(1)UC的大??；的大小；(2)U0為何值才能使通過的時間為何值才能使通過的時間(t)通通跟間斷的時間跟間斷的時間(t)斷

9、斷之之比為比為(t)通通 (t)斷斷2 1.高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第14頁高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第15頁【答案答案】(1)91 V(2)105 V高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第16頁一、示波管的原理一、示波管的原理 如下圖所示為示波管原理圖如下圖所示為示波管原理圖對示波管的分析有以下三種情形對示波管的分析有以下三種情形高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第17頁 (1)偏轉(zhuǎn)電極

10、不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心形成一個亮斑動，射到熒光屏的中心形成一個亮斑高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第18頁(2)僅在僅在XX(或或YY)加電壓：加電壓：若所加為恒定電壓，則電子流被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)若所加為恒定電壓，則電子流被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場，最后射到熒光屏上場，最后射到熒光屏上XX(或或YY)所在直線上某一點(diǎn)，形成所在直線上某一點(diǎn)，形成一個亮斑一個亮斑(不在中心不在中心)如上圖所示設(shè)加速電壓為如上圖所示設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)電壓電壓U2，偏轉(zhuǎn)電場極板長，偏轉(zhuǎn)電

11、場極板長L，偏轉(zhuǎn)電極右端到熒光屏的距離為，偏轉(zhuǎn)電極右端到熒光屏的距離為L.在加速電場中，由動能定理，得在加速電場中，由動能定理，得高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第19頁高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第20頁若所加電壓按正弦函數(shù)規(guī)律變化，若所加電壓按正弦函數(shù)規(guī)律變化，UUmsint，偏移，偏移也將按正弦規(guī)律變化如也將按正弦規(guī)律變化如xxmsint或或yymsint.即亮斑在水即亮斑在水平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動當(dāng)電壓變化很快時，亮斑移平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動當(dāng)電壓變化很快時，亮斑移動很快，由

12、于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，亮斑的移動動很快，由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，亮斑的移動看起來就成為一條水平或豎直的亮線看起來就成為一條水平或豎直的亮線高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第21頁【例例1】(2011安安徽徽)圖圖(a)為示波管的原理為示波管的原理圖如果在電極圖如果在電極YY之間所之間所加的電壓按圖加的電壓按圖(b)所示的規(guī)所示的規(guī)律變化，在電極律變化，在電極XX之間之間所加的電壓按圖所加的電壓按圖(c)所示的所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是會看到的圖形是()【答案答案】B高考調(diào)研高考調(diào)研 第六

13、章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第22頁二、反射式速調(diào)管二、反射式速調(diào)管【例例2】(2011福建福建) 反射式速調(diào)管是常用的微波器件反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似如右圖所示，在虛線理與下述過程類似如右圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強(qiáng)電場，一帶電微粒從方向相反的兩個勻強(qiáng)電場，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開始，在點(diǎn)由靜止開始，在電場力作用下沿直線在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動已知電場強(qiáng)度兩點(diǎn)間往返運(yùn)動已知電場強(qiáng)度的大小分別是的大小分別是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C，方向如，方向如圖所示，帶電微粒質(zhì)量圖所示，帶電微粒質(zhì)量m1.01020 kg，帶電量，帶電量q1.0109 C，A點(diǎn)距虛線點(diǎn)距虛線MN的距離的距離d11.0 cm，不計(jì)帶電微，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對論效應(yīng)求：粒的重力，忽略相對論效應(yīng)求：高考調(diào)研高考調(diào)研 第六章第六章 靜電場靜電場高三物理高三物理 (新課標(biāo)版新課標(biāo)版)第23頁(1)B點(diǎn)距虛線點(diǎn)距虛線MN的距離的距離d2；(2)帶電微粒從帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時間點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t.高考調(diào)