帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)第二課時(shí)

1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)第二課時(shí)第1頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三例1、如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一個(gè)小孔M、N。今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩板板間的電壓不變，則A、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落

2、答案：ACD小結(jié)：動(dòng)能定理是解決此題的關(guān)鍵一、帶電粒子在電場中的直線加速問題第2頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三PMNABddmgEqmg從P到N的過程中,由動(dòng)能定理得：mg2d-Uq=0從P到N的過程中，仍然滿足質(zhì)點(diǎn)到N點(diǎn)時(shí)，速度剛好為零。A、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回所以，仍能返回mg2d-Uq=0當(dāng)A板上移時(shí),A板未移動(dòng)時(shí),第3頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三PMNABddmgEqmgB、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落從P到N的過程中,由動(dòng)能定理得：mg2d-Uq=0當(dāng)A板下移時(shí),A板

3、未移動(dòng)時(shí),從P到N的過程中，仍然滿足質(zhì)點(diǎn)到N點(diǎn)時(shí)，速度剛好為零。mg2d-Uq=0所以，仍能返回第4頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三PMNABdd從P到N的過程中由動(dòng)能定理得：hmg(2d-h)mvN212-Uq=-0質(zhì)點(diǎn)P未到N孔就開始返回C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回B板向上平移時(shí),mvN20 不可能12第5頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三從P到N的過程中由動(dòng)能定理得：PMNABddhmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN0質(zhì)點(diǎn)P將穿過N孔繼續(xù)下落D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落

4、B板向下平移時(shí)第6頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三練1：如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距16cm.當(dāng)兩板電勢差為300V是時(shí),一帶負(fù)電的小球在距下板8cm處靜止.如果兩板間電勢差減小到270V時(shí),帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上需多長時(shí)間?h小球dt=0.4s小結(jié)：利用比例關(guān)系可以優(yōu)化解題第7頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三練2:板長為L的平行金屬板與水平面成角放置,板間有勻強(qiáng)電場,一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的液滴,以速度v0垂直于電場線方向射入兩板間,如圖所示,射入后液滴沿直線運(yùn)動(dòng),求:(1)兩極板間的電場強(qiáng)度E.(2)液滴離開電場時(shí)的速度v.Lv0E=

5、mgcos/q 方向：小結(jié)：(1)理解板的放置情況，如何處理力是關(guān)鍵(2)用動(dòng)能定理，注意合力做負(fù)功第8頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三二、帶電粒子在交變電場的直線運(yùn)動(dòng)例2:如圖，A板的電勢A0，B板的電勢B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。（板間距較大）則A.若電子是在t0時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)B.若電子是在tT/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上C.若電子是在t3T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上D.若電子是在tT/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)BAt/ s B / v00-0AB第9

6、頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三BAt/ s / v00-0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/ s0v0-v0v/ m/s若電子是在t0時(shí)刻進(jìn)入的第10頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在t T/8時(shí)刻進(jìn)入的v / m/s第11頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/2

7、2T3T/2t / sv0-v0 若電子是在t T/4時(shí)刻進(jìn)入的v / m/s第12頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在t 3T/8時(shí)刻進(jìn)入的v / m/s第13頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三小結(jié)1、情景分析法2、圖解法（周期性變化的電場）畫出 a-t、v-t圖確定對象，受力分析，過程分析及其重要分析方法：第14頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三練3:兩個(gè)相距為d 的平行金屬板

8、,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場, 一質(zhì)量為m,帶電量為+q 的帶電粒子,在t =0時(shí)刻在A孔處無初速釋放,試判斷帶電粒子能否穿過B孔？（ t=0時(shí)刻A板電勢高）AB甲圖U/vt/su-u乙圖TT/2Aavav3、第一個(gè)周期末，速度恰為0，一個(gè)周期內(nèi)始終向右運(yùn)動(dòng), 以后不斷重復(fù)第一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)，直到通過B點(diǎn).請畫出粒子運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖線.1、前半周期帶電粒子向右勻加速，2、后半周期向右勻減速，第15頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三AB甲圖（U)u /vt/s-U乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖問題：為使粒子到達(dá)B孔時(shí)速度最大，

9、 A、B間距應(yīng)滿足什么條件？ 畫出速度圖線能更清楚了解物體的運(yùn)動(dòng)情況要使粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度 最大，即在 半個(gè)周期內(nèi)到達(dá).解：設(shè)帶電粒子在半個(gè)周期的位移為S由題意知：只要 Sd , 粒子出電場時(shí)速度可達(dá)最大. 有：請問此題有周期解嗎？從W電=Uq=EKB-0考慮U的值第16頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三T2Tu /vt/s-U乙圖0Uv/m/st/s0丙圖變式訓(xùn)練1:兩個(gè)相距為d的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場, 一質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,在t =T/4時(shí)刻在A孔處無初速釋放,試判斷帶電粒子能否穿過B孔？（ t=0時(shí)

10、刻A板電勢高）AB甲圖答：粒子在t=T/4時(shí)刻釋放，如果在運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)T/2內(nèi)沒有通過B孔,則就不能通過B孔.變：不論A、B間距離多大，問帶電粒子何時(shí)釋放，帶電粒子一定能通過B孔？帶電粒子在T/4前釋放，一定能通過B孔.情景分析圖像分析第17頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三 練4:兩個(gè)相距為d=1.5 m的平行金屬板,有正對著的兩小孔A、B,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場,U=1.08104V,交變電壓的周期T=1.0106s, t=0時(shí)刻A板電勢高，一質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,在t=T/6時(shí)刻在A孔處無初速釋放,帶電粒子比荷q/m=1.0108C/kg

11、,問:粒子運(yùn)動(dòng)過程中將與某一極板相碰撞,求從開始運(yùn)動(dòng)到粒子與極板碰撞所用時(shí)間.AB甲圖U/vt/su-u乙圖TT/2第18頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3T/3T/31、粒子在T/2時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了T/3時(shí)間)速度： v=aT/3=2.4105m/s向右位移s=(v/2) T/32=8102m簡解：a= qU/dm =7.21011m/s2 粒子在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)8102m然后再向左運(yùn)動(dòng)2102m 所以在一個(gè)周期內(nèi)粒子位移向右,為x=610-2m2、粒子在T時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了5T/6時(shí)間)速度： v=aT/

12、6=1.2105m/s 粒子在7T/6時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了T時(shí)間)反向位移s=(v/2) T/62=2102m第19頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三粒子在24個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移246102m=1.44 m粒子在24個(gè)周期內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)的最大 距離為236 102m 8 102m=1.46m 所以第25個(gè)周期內(nèi),粒子只要向右運(yùn)動(dòng)0.06m 就通過B孔 AB1.44 m小結(jié)：對往復(fù)運(yùn)動(dòng)特別要關(guān)注最后一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況.t總=24T+T/3+t=2.44310-5s1.46md=1.5 m ,x=610-2m T=1.010-6s=2.510-5s做完了嗎？聽說過青蛙跳井的例子嗎？第20頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三三、示波器的原理示波器是一種用來觀察電信號隨時(shí)間變化的電子儀器。它的核心部件是示波管：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。第21頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三已知：U1、l、YY偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2、板間距d 、板端到熒光屏的距離L。求：電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏向角正切值tan及打到屏上電子的偏移量y。偏移量與YY偏轉(zhuǎn)電極的電壓U2成正比第22頁，共25頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)9分，星期三若兩偏轉(zhuǎn)電極間都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子束將打在熒光屏的中心UytO電子在極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間極短，可認(rèn)為此瞬間