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第二章 专题强化4 带电粒子在交变电场中的运动(课件 学案 练习,共3份)粤教版(2019)必修 第三册
日期:2025-04-04
科目:物理
类型:高中试卷
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来源:二一课件通
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第二章
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专题强化4 带电粒子在交变电场中的运动 [学习目标] 1.学会分析带电粒子在交变电场中的直线运动(重点)。2.学会分析带电粒子在交变电场中的曲线运动(重难点)。 一、带电粒子在交变电场中的直线运动 1.交变电场 电场强度的大小和方向随时间做周期性变化的电场叫作交变电场(常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等)。 2.带电粒子在电场中做直线运动的条件 带电粒子进入电场时初速度为零,或初速度方向与电场方向平行,带电粒子在交变静电力的作用下,做加速、减速交替的直线运动。 例1 如图甲所示,A、B是一对平行的金属板,一电子静止在两板中间,t=0时刻在两极板间加上如图乙所示周期为T的交变电压UBA,已知电子的质量为m、电荷量为e,两板间的距离为d,电子在运动过程中不与极板发生碰撞,设电子向B板运动方向为正方向。 (1)试在图(a)中作出电子的加速度随时间变化的图像。 (2)试在图(b)中作出电子的速度随时间变化的图像。(不用计算最大速度) (3)下列关于电子运动情况的说法正确的是_____。 A.电子一直向A板运动 B.电子一直向B板运动 C.电子先向A板运动,然后向B板运动,再返回出发点做周期性来回运动 D.电子先向B板运动,然后向A板运动,再返回出发点做周期性来回运动 拓展1 若两金属板加上如图丙所示的交变电压,电子的运动情况为( ) A.电子一直向A板运动 B.电子一直向B板运动 C.电子先向A板运动,然后向B板运动,再返回出发点做周期性来回运动 D.电子先向B板运动,然后向A板运动,再返回出发点做周期性来回运动 拓展2 若两极板加上如图丁所示的交变电压,电子的运动情况可能为( ) A.电子一直向A板运动 B.电子一直向B板运动 C.电子时而向A板运动,时而向B板运动,最后打在A板上 D.电子时而向A板运动,时而向B板运动,最后打在B板上 解决带电粒子在交变电场中直线运动问题的思路 (1)通常将U-t图像、E-t图像、φ-t图像等转化为a-t图像,进一步绘制出v-t图像,可将复杂的运动过程直观地描述出来。 (2)判断粒子一直向某一方向运动,还是做往复运动,关键是判断粒子的速度为零后加速度的方向,若加速度的方向与原来速度方向相同,粒子将继续向同一方向运动,若粒子加速度方向与原来运动方向相反,粒子将向反方向运动。 例2 (多选)如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时,在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受静电力的作用,则下列说法中正确的是( ) A.带电粒子将做往复运动 B.2 s末带电粒子离出发点最远 C.2 s末带电粒子的速度为零 D.0~3 s内,静电力做的总功为零 二、带电粒子在交变电场中的曲线运动 例3 如图甲所示,两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等,板间存在如图乙所示的随时间做周期性变化的电场,周期为T,电场方向与两板垂直,不计重力的带电粒子沿板间中线OO′垂直电场方向源源不断地射入电场,粒子射入电场时的初速度大小均为v0,已知t=0时刻射入电场的粒子刚好经时间T沿上板右边缘垂直电场方向射出电场。不计粒子间的相互作用,请分析以下情况: (1)粒子在0~T内,沿电场方向的运动情况: 由题意得0~时间内,在沿电场方向上,粒子做_____运动,t=时刻,vy_____,~T时间内,粒子做_____,t=T时刻,vy=_____。画出沿电场方向的分速度vy-t图像。 (2)粒子离开极板时的速度v=_____; (3)若粒子从时刻射入电场,粒子离开极板的时刻为_____,粒子离开极板的速度v=_____,离开极板的位置为_____。 拓展 (1)试分析会不会有粒子打到极板上。 (2)试分析是否所有粒子均垂直电场方向射出电场。 若带电粒子以一定的初速度垂直于电场方向进入交变电场,粒子将做曲线运动,应运用运动的独立性,分方向对粒子进行 ... ...
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