人教高三物理選修靜電場帶電粒子在電場中的運動時人教

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1、人教高三物理選修靜電場帶電粒子在電人教高三物理選修靜電場帶電粒子在電場中的運動時場中的運動時 人教人教PMNABddmgEqmg從從P到到N的過程中的過程中,由動能定理得：由動能定理得：mg2d-Uq=0從從P到到N的過程中，仍然滿足的過程中，仍然滿足質(zhì)點到質(zhì)點到N點時，速度剛好為零。點時，速度剛好為零。A、把、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落仍能返回點自由下落仍能返回mg2d-Uq=0當(dāng)當(dāng)A A板上移時板上移時, ,A A板未移動時板未移動時, ,第1頁/共19頁PMNABddmgEqmgB、把、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自板向下平移一小段距離，質(zhì)

2、點自P點自由下落后將穿過點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落孔繼續(xù)下落從從P到到N的過程中的過程中,由動能定理得：由動能定理得：mg2d-Uq=0當(dāng)當(dāng)A A板下移時板下移時, ,A A板未移動時板未移動時, ,從從P到到N的過程中，仍然滿足的過程中，仍然滿足質(zhì)點到質(zhì)點到N點時，速度剛好為零。點時，速度剛好為零。mg2d-Uq=0第2頁/共19頁PMNABdd從從P到到N的過程中由動能定理得：的過程中由動能定理得：hmg(2d-h)mvN212-Uq=-0質(zhì)點質(zhì)點P未到未到N孔孔就開始就開始返回返回C C、把把B B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P P點自由下落仍能返回點自由

3、下落仍能返回B板向上平移時板向上平移時,mvN20 不可能不可能12第3頁/共19頁從從P到到N的過程中由動能定理得：的過程中由動能定理得：PMNABddhmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN0質(zhì)點質(zhì)點P將穿過將穿過N孔孔繼續(xù)下落繼續(xù)下落D D、把把B B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P P點自由下落后點自由下落后將穿過將穿過N N孔繼續(xù)下落孔繼續(xù)下落B板向下平移時板向下平移時第4頁/共19頁練練1 1：如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距16cm.16cm.當(dāng)兩板電勢差為當(dāng)兩板電勢差為300V300V是時是時, ,

4、一帶負(fù)電的小球在距下板一帶負(fù)電的小球在距下板8cm8cm處靜止處靜止. .如果兩板間電勢差減小到如果兩板間電勢差減小到270V270V時時, ,帶電小球運動帶電小球運動到極板上需多長時間到極板上需多長時間? ?h小球小球dt=0.4st=0.4s小結(jié)：利用小結(jié)：利用比例關(guān)系比例關(guān)系可以優(yōu)化解題可以優(yōu)化解題gaGFGFGF1 . 01 . 09 . 0，合所以，現(xiàn)在解：原來電電第5頁/共19頁練練2:2:板長為板長為L L的平行金屬板與水平面成的平行金屬板與水平面成角放置角放置, ,板間有板間有勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場, ,一個帶電量為一個帶電量為q q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的液滴的液滴, ,以速度以速

5、度v v0 0垂直垂直于電場線方向射入兩板間于電場線方向射入兩板間, ,如圖所示如圖所示, ,射入后液滴沿直線射入后液滴沿直線運動運動, ,求求: :(1)(1)兩極板間的電場強(qiáng)度兩極板間的電場強(qiáng)度E.E.(2)(2)液滴離開電場時的速度液滴離開電場時的速度v.v.Lv0E=E=mgcos/q /q 方向：方向：sin220gLvv小結(jié)：小結(jié)：(1)(1)理解理解，如何如何處理力處理力是關(guān)鍵是關(guān)鍵(2)(2)用用動能定理動能定理，注意合力做，注意合力做負(fù)功負(fù)功第6頁/共19頁BAt/ s B / v00-0AB第7頁/共19頁BAt/ s / v00-0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/

6、 s0v0-v0v/ m/s若電子是在若電子是在t0時刻進(jìn)入的時刻進(jìn)入的第8頁/共19頁Tt / s / v00-0T/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/s第9頁/共19頁Tt / s / v00-0T/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第10頁/共19頁Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt /

7、 s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/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/s第11頁/共19頁2 2、圖解法圖解法（周期性變化的電場）畫出（周期性變化的電場）畫出 a-ta-t、v-tv-t圖圖分析方法：分析方法：第12頁/共19頁練練3:3:兩個相距為兩個相距為d d 的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對著的兩小孔有正對著的兩小孔A A、B B, ,如圖甲所示如圖甲所示, ,兩板間加如圖乙所示的交變電場兩板間加如圖乙所示的交變電場, , 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m, ,帶電量為帶電量為+q +q 的帶電粒子的帶電

8、粒子, ,在在t t =0=0時刻在時刻在A A孔處無初速釋孔處無初速釋放放, ,試判斷帶電粒子能否穿過試判斷帶電粒子能否穿過B B孔？（孔？（ t t=0=0時刻時刻A A板電勢高）板電勢高）AB甲圖甲圖U/vt/su-u乙圖乙圖TT/2Aavav3、第一個周期、第一個周期末末，速度恰為，速度恰為0，一個周期內(nèi)，一個周期內(nèi)始終向右始終向右運動運動, 以后不以后不斷重復(fù)第一個周期的運動，直到通過斷重復(fù)第一個周期的運動，直到通過B點點.請畫出粒子運動的請畫出粒子運動的 v-t 圖線圖線.1、前半周期前半周期帶電粒子帶電粒子向右勻加速向右勻加速，2、后半周期向右勻減速后半周期向右勻減速，第13頁/

9、共19頁AB甲圖（甲圖（U)u /vt/s-U乙圖乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖丙圖問題：為使粒子到達(dá)問題：為使粒子到達(dá)B孔孔時時速度最大速度最大， A、B間距應(yīng)滿足什么條件？間距應(yīng)滿足什么條件？ 畫出速度圖線能畫出速度圖線能更清楚更清楚了解物體的了解物體的運動情況運動情況要使粒子到達(dá)要使粒子到達(dá)B點時速度點時速度 最大，即在最大，即在 半個周期半個周期內(nèi)到達(dá)內(nèi)到達(dá).解：設(shè)帶電粒子在半個周期的位移為解：設(shè)帶電粒子在半個周期的位移為S由題意知：只要由題意知：只要 Sd , 粒子粒子出電場時速度可達(dá)最大出電場時速度可達(dá)最大. 有：有：ddTmdqU得222請問此題有請問此題有周期解周期

10、解嗎？嗎？從從W電電=Uq=EKB-0考慮考慮第14頁/共19頁T2Tu /vt/s-U乙圖乙圖0Uv/m/st/s0丙圖丙圖變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1:1:兩個相距為兩個相距為d d的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對著的兩小孔有正對著的兩小孔A A、B B, ,如圖甲所示如圖甲所示, ,兩板兩板間加如圖乙所示的交變電場間加如圖乙所示的交變電場, , 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m, ,帶電量為帶電量為+ +q q的帶電粒子的帶電粒子, ,在在t t = =T T/4/4時刻時刻在在A A孔處無初速釋放孔處無初速釋放, ,試判斷帶電粒子能否穿過試判斷帶電粒子能否穿過B B孔？（孔？（ t t=0=0時刻時刻

11、A A板電勢高）板電勢高）AB甲圖甲圖答：粒子在答：粒子在t=T/4時刻釋放，時刻釋放，如果在運動的如果在運動的第一個第一個T/2內(nèi)內(nèi)沒有通過沒有通過B孔孔,則就不能通則就不能通過過B孔孔.變：不論變：不論A、B間距離多大，問帶電粒間距離多大，問帶電粒子何時釋放，帶電粒子一定能通過子何時釋放，帶電粒子一定能通過B孔？孔？帶電粒子在帶電粒子在T/4前釋放前釋放，一定能通過一定能通過B孔孔.情景分析情景分析圖像分析圖像分析第15頁/共19頁 練練4:4:兩個相距為兩個相距為d d=1.5 m=1.5 m的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對著的兩小有正對著的兩小孔孔A A、B B, ,如圖甲所示如圖

12、甲所示, ,兩板間加如圖乙所示的交變電兩板間加如圖乙所示的交變電場場, ,U U=1.08=1.0810104 4V,V,交變電壓的周期交變電壓的周期T T=1.0=1.010106 6s, s, t t=0=0時時刻刻A A板電勢高，一質(zhì)量為板電勢高，一質(zhì)量為m m, ,帶電量為帶電量為+ +q q的帶電粒子的帶電粒子, ,在在t t= T / 6= T / 6 時 刻 在時 刻 在 A A 孔 處 無 初 速 釋 放孔 處 無 初 速 釋 放 , , 帶 電 粒 子 比 荷帶 電 粒 子 比 荷q/mq/m=1.0=1.010108 8C/kg,C/kg,問問: :粒子運動過程中將與某一極

13、板相碰粒子運動過程中將與某一極板相碰撞撞 , , 求 從 開 始 運 動 到 粒 子 與 極 板 碰 撞 所 用 時 間求 從 開 始 運 動 到 粒 子 與 極 板 碰 撞 所 用 時 間 . .AB甲圖甲圖U/vt/su-u乙圖乙圖TT/2第16頁/共19頁t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3T/3T/31、粒子在、粒子在T/2時刻時刻(即運動了即運動了T/3時間時間)速度：速度： v=aT/3=2.4105m/s向右向右位移位移s=(v/2) T/32=8102m簡解：簡解：a= qU/dm =7.21011m/s2 粒子在運動的粒子在運動的一個周期一個周期內(nèi)

14、內(nèi)向右向右運動運動8102m然后再然后再向左向左運動運動2102m 所以在一個周期內(nèi)粒子位所以在一個周期內(nèi)粒子位移向右移向右,為為x=610-2m2 2、粒子在、粒子在T時刻時刻(即運動了即運動了5T/6時間時間)速度：速度： v=aT/6=1.2105m/s 粒子在粒子在7T/6時刻時刻(即運動了即運動了T時間時間)反向反向位移位移s=(v/2) T/62=2102m第17頁/共19頁粒子在粒子在24個周期個周期內(nèi)運動的位移內(nèi)運動的位移246102m=1.44 m粒子在粒子在24個周期個周期內(nèi)內(nèi)向右向右運動的運動的最大最大 距離距離為為236 102m 8 102m=1.46m 所以所以第第25個周期個周期內(nèi)內(nèi),粒子粒子 就通過就通過B孔孔 AB1.44 m小結(jié)：對小結(jié)：對特別要關(guān)注特別要關(guān)注內(nèi)的運動情況內(nèi)的運動情況.t總=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做完了嗎？做完了嗎？聽說過青蛙跳井的例子嗎？聽說過青蛙跳井的例子嗎？第18頁/共19頁感謝您的觀看。感謝您的觀看。第19頁/共19頁