第六章静电场第4节带电粒子在电场中运动的综合问题.pptVIP

结 束 解析 解析 解析 分清 三种 情况 一、粒子做单向直线运动(牛顿运动定律求解) 二、粒子做往返运动(分段研究) 三、粒子做偏转运动(分解) 思考两 个关系 力和运动的关系 功能关系 注意全 面分析 分析受力特点和运动规律，抓住粒子运动的周期性或对称性的特征，确定与物理过程相关的临界条件 解析 解析 解析 关键点 获取信息 将小球水平向右抛出 小球做平抛运动 小球恰好通过A点 平抛运动过A点时的水平、竖直位移可确定 到A(B)点时动能是初动能的3(6)倍 有重力做功和电场力做功，其中电场力做的功等于电势能的变化量 解析 解析 解析 结 束 第4节 带电粒子在电场中运动的综合问题 A．在点电荷－Q形成的电场中，A、B两点间的电势差为 B．在小金属块由A向C运动的过程中，电势能先增大后减小 C．OB间的距离为 D．从B到C的过程中，小金属块的动能全部转化为电势能 思路一： (三)粒子做偏转运动 [典例3]　如图6-4-7甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图像如图乙所示。(每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的)求：要点一　示波管的工作原理 在示波管模型中，带电粒子经加速电场U1加速，再经偏转电场U2偏转后，需要经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P，如图6-4-1所示。 [解析]　滑块从A到B过程，由动能定理得：－qUAB－μmgL＝mvm2－0，得A、B两点间的电势差UAB＝－，故A错误。小金属块由A点向C点运动的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，故B错误。由题意知，A到B过程，金属块做加速运动，B到C过程做减速运动，在B点金属块所受的滑动摩擦力与库仑力平衡，则有μmg＝k，得r＝，故C正确。从B到C的过程中，小金属块的动能和电势能全部转化为内能，故D错误。 [答案]　C (1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处。 (2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？ 图6-4-1 (二)粒子做往返运动 [典例2]　如图6-4-6甲所示，A和B是真空中正对面积很大的平行金属板，O是一个可以连续产生粒子的粒子源，O到A、B的距离都是l。现在A、B之间加上电压，电压UAB随时间变化的规律如图乙所示。已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生300个粒子，粒子质量为m、电荷量为－q。这种粒子产生后，在电场力作用下从静止开始运动。设粒子一旦碰到金属板，它就附在金属板上不再运动，且电荷量同时消失，不影响A、B板电势。不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用力。已知上述物理量l＝0.6 m，U0＝1.2×103 V，T＝1.2×10－2s，m＝5×10－10 kg，q＝1.0×10－7 C。 1．确定最终偏移距离 图6-4-6 思路一： (1)在t＝0时刻产生的粒子，会在什么时刻到达哪个极板？ (2)在t＝0到t＝这段时间内哪个时刻产生的粒子刚好不能到达A板？(3)在t＝0到t＝这段时间内产生的粒子有多少个可到达A板？ 思路二： [解析]　(1)根据图乙可知，从t＝0时刻开始，A板电势高于B板电势，粒子向A板运动。因为x＝2＝3.6 ml，所以粒子从t＝0时刻开始，一直加速到达A板。设粒子到达A板的时间为t，则l＝t2 解得t＝×10－3s。 ―→ (2)在0～时间内，粒子的加速度大小为a1＝＝2×105m/s2 在～T时间内，粒子的加速度大小为a2＝＝4×105m/s2 可知a2＝2a1，若粒子在0～时间内加速Δt，再在～T时间内减速刚好不能到达A板，则l＝a1Δt·Δt 解得Δt＝2×10－3s 因为＝6×10－3s， 所以在0～时间里4×10－3 s时刻产生的粒子刚好不能到达A板。 2．确定偏转后的动能(或速度) (3)因为粒子源在一个周期内可以产生300个粒子，而在0～时间内的前时间内产生的粒子可以到达A板，所以到达A板的粒子数n＝300××＝100(个)。 [答案]　(1)×10－3 s　到达A极板　(2)4×10－3 s　(3)100个 思路二： [思路点拨] (1)带电粒子在A、B两板间做______运动；在C、D两板间做________运动；从电场中射出到荧光屏之间做________运动。 (2)带电粒子在A、B间运动时，可应用________求解；在C、D间运动时，应用运动的____________求解。 2．如图6-4-4所示，示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，如图甲所示。电子枪具有释放电子并使电子聚集成束以及加速电子的作用；偏转系统使电子束发生偏转；电子束打在荧光屏上形成光迹