1、mFa 带电粒子在交变电场中的带电粒子在交变电场中的运动运动大连市金州高级中学大连市金州高级中学物理组物理组mFa 带电粒子有两种：带电粒子有两种：（1）带电的微观粒子：如电）带电的微观粒子：如电子，质子，正负离子等，一般子，质子，正负离子等，一般都不考虑重力。（但并不能忽都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。略质量）。（2）带电微粒：如带电小球、）带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等，一般都考虑重液滴、尘埃等，一般都考虑重力。力。mFa A AB BU U+vTTt251065.12、动力学方法：、动力学方法：由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：2 2、动能定理：、动能定
2、理：NoImagemq如果增大板如果增大板间距离，速间距离，速度改变吗？度改变吗？mFa 分析与讨论分析与讨论如图所示，如图所示，A板的电势板的电势UA0，B板的电势板的电势UB随时间随时间的变化规律如图所示。（设板间距够大）则的变化规律如图所示。（设板间距够大）则1.若电子是在若电子是在t0时刻进入，分析其运动状态。时刻进入，分析其运动状态。2.若电子是在若电子是在tT/8时刻进入呢？时刻进入呢？3.若电子是在若电子是在tT/4时刻进入呢？时刻进入呢？4.若电子是在若电子是在t3T/8时刻进入呢时刻进入呢?t/s UB/v0U0-U0 ABmFa 若电子是在若电子是在t 0时刻进入的时刻进入
3、的T0U0-U0T/22T3T/2T0T/22T3T/2t/sv0-v0v/m/smFa Tt/s U/v0U0-U0T/22T3T/2 若电子是在若电子是在t T/8时刻进入的时刻进入的T0T/22T3T/2t/sv0-v0v/m/smFa U/vTt/s 0U0-U0T/22T3T/2 若电子是在若电子是在t T/4时刻进入的时刻进入的T0T/22T3T/2t/sv0-v0v/m/smFa Tt/s U/v0U0-U0T/22T3T/2 若电子是在若电子是在t 3T/8时刻进入的时刻进入的T0T/22T3T/2t/sv0-v0v/m/smFa T0T/22T3T/2t/sv0-v0v/m/
4、st0t T/8t T/4t 3T/8汇总汇总分析分析带电粒子在带电粒子在t T/4之前之前释放的运动有什么特点？释放的运动有什么特点？带电粒子在带电粒子在t T/4时刻释放的运动有什么特点？时刻释放的运动有什么特点？带电粒子在带电粒子在t T/4之后之后T/2之前之前时刻释放的运动有时刻释放的运动有什么特点？什么特点？mFa 带电粒子在电场中的直线运动（周期性变化的电场）（周期性变化的电场）分析方法：图像结合运动规律分析方法：图像结合运动规律mFa 练习练习1：两个相距为两个相距为d 的平行金属板的平行金属板,有正对着的两小孔有正对着的两小孔A、B,如图甲所示如图甲所示,两板间加如图乙所示的
5、交变电场两板间加如图乙所示的交变电场,一质量为一质量为m,带电量为带电量为+q 的带电粒子的带电粒子.（t=0时刻时刻A板电势高）板电势高）AB甲图甲图U/vt/su-u乙图乙图TT/21，在，在t=0时刻在时刻在A孔处无初速释放孔处无初速释放,试试判断带电粒子能否穿过判断带电粒子能否穿过B孔孔?2，在，在t=T/4时刻在时刻在A孔处无初速释放孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过试判断带电粒子能否穿过B孔？孔？3，问带电粒子何时释放，不论，问带电粒子何时释放，不论A、B间距离多间距离多大，带电粒子一定能通过大，带电粒子一定能通过B孔？孔？mFa 扩展扩展4,在在t=0时刻在时刻在A孔处无初速
6、释放孔处无初速释放,经经2T恰好到达恰好到达B板，板，其板间距应满足什么条件？其板间距应满足什么条件？5，在，在t=0时刻在时刻在A孔处无初速释放，到达孔处无初速释放，到达B板速度恰板速度恰好为零，则板间距应满足什么条件？好为零，则板间距应满足什么条件？mFa 练习练习2:两个相距为两个相距为d=1.5 m的平行金属板的平行金属板,有正对着的有正对着的两小孔两小孔A、B,如图甲所示如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电场两板间加如图乙所示的交变电场,u=1.08104V,交变电压的周期交变电压的周期T=1.0106s,t=0时刻时刻A板板电势高电势高，一质量为一质量为m,带电量为带电量为+q的
7、带电粒子的带电粒子,在在t=T/6时刻时刻在在A孔孔处无初速释放处无初速释放,带电粒子比荷带电粒子比荷q/m=1.0108C/kg,问问:粒子运动过程中将与某一极板相碰撞粒子运动过程中将与某一极板相碰撞,求从开始运动到粒子求从开始运动到粒子与极板碰撞所用时间与极板碰撞所用时间.AB甲图甲图U/vt/su-u乙图乙图TT/2mFa t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3 T/3 T/3粒子在粒子在T/2时刻时刻(即运动了即运动了T/3时间时间)速度速度 v=aT/3=2.4105m/s 向右位移向右位移s=(v/2)2T/3=8102m简解：简解：a=qU/dm=7.2
8、1011m/s2 粒子在运动的一个周期内粒子在运动的一个周期内向右运动向右运动8102m 然后再向左运动然后再向左运动2102m 所以在一个周期内粒子位所以在一个周期内粒子位移向右移向右,为为x=610-2m粒子在粒子在T时刻时刻(即运动了即运动了5T/6时间时间)速度速度 v=aT/6=1.2105m/s 反向位移反向位移s=(v/2)T/3=2102mmFa 粒子在粒子在24个周期内运动的位移个周期内运动的位移246102m=1.44 m粒子在粒子在24个周期内向右运动的最大个周期内向右运动的最大 距离距离为为236 102m 8 102m=1.46m 所以第所以第25个周期内个周期内,粒子只要向右运动粒子只要向右运动0.06m 就通过就通过B孔孔 AB1.44 mt/s v0s s T/32T/3 对往复运动特别要关注最对往复运动特别要关注最后一个周期内的运动情况后一个周期内的运动情况.t总=24T+T/3+t =2.44310-5s1.46mT=1.010-6sd=1.5 m是否是否221atvts=2.510-5sx=610-2madv202mFa 带电粒子在电场中的运动，与带电粒子在电场中的运动，与力学中的各种运动类似力学中的各种运动类似。分析。分析规律同力学。区别在于受力分规律同力学。区别在于受力分析时要增加电场力分析。析时要增加电场力分析。小结小结
