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1、第41课时“带电体在电场中运动的综合问题(题型研究课)命题者说“带电粒子、带电体在电场中的运动是高考的热点,经常进行综合性的考查。如带电粒子在交变电场中的运动、带电体在等效场中的圆周运动、力电综合问题等。这类问题综合性强,难度较大,对学生灵活运用知识分析解决问题的能力有较高的要求。一带电粒子在交变电场中的运动问题1.解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法(D注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。(2)分析时从两条思路出发:一悬力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析
2、;二是功能关系。(3)注意对称性和周期性变化关系的应用。2-.常见的三类运动形式带电体做单向直线运动、直线往返运动或偏转运动。考法1粒子在交变电场中的直线运动例仪如图甲所示,真空中相距4一scm的两块平行金属板气、奶与电源连接(图中未画出),其中B板接地(电势为零),4板电势变化的规律如图乙所示。将一个质量z一2.0X10“kg、电量4一十1.6X10“C的带电粒子从紧邻板处释放,不计重力。求:(D在1一0时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小;)若4板电势变化周期7一1.0X10“s,在/一0时将带电粒子从紧邻口板处无初速度释放,粒子到达4板时速度的大小;G)板电势变化频率厂满足什么条
3、件时,在/一4时从紧邻万板处无初释放该带电粒子,粗子不胺到达4板?解析(加速度大小=磊=蒜=栅X107mys2。(2)粒子在0N言时间内做匀加速运动的位移大小东Px一12二3.0公10“m可以发现,位移大小与极板间的距离相等,故粥子在7一4时恰好到达4板,由0一af解得0二2.0X107ys。GG)粒子在4一六向4板做匀加途运动,在一史向4板傲匀凑途运动,由运动的对称性可知,在/一芒时违度为零,故在菩Nr时间内,粒子反向向矶板加速运动.粒子运动时间工内的运动图像,如图所示。0粒子向4板运动可能的最大位1团e史心二2Xad1z广要汪精子移x2X2_/16亢要沥不能到达4板,有xA115代入数据解
4、得/一5Sy2X104Hz。答案(04.0X10?myss(2)2.0x104my/s(3)/一542X10Hz规律方法(D若粒子在交变电场中做单向直线运动,一般用牛顿运动定律结合运动学公式求解。(2)若粒于做往返运动,一殴可以分歪进行研究,有时结合运动图像分析更直观、简单。考法2带电粒子在交变电场中的偏转例刃(2017淮安月考)如图甲所示,水平放置的平行金属板-48间的距离4三0.1m,板长一0.3m,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,小孔恰好位于-48板的正中间。距金属板右端x一0.5m处坂直放置一足够大的荧光屏.现在48板间加如图乙所示的方波形电压,已知7一10X107V。在挡板的
5、左侧,有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板,粒子的质量w二1.0X107kg,电荷量g一10X10“C,速度公小屹为50一10XI04nys。带电粒子的重力不计.挺。L,1:、2塾4直三6!/X1D】s心(D在/一0时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度;(2)荣光屏上出现的光带长度:(3)若撒去挡板,同时将粒子的速度均变为p二2.0X10mys,则荧光屏上出现的光带又为多长。解析(从+一0时刻进入的带电粒子水平方向速度不变。在电场中运动时间仁公3X0一s,正好箱于一个周期,坚直方向先加速运动37,后净速运动7,5_7D二1082加速度大小a一j史一105mvs射出电场时竖直方向的速度吏7二壹7一X壹7二103IVS。(G)无论何时进入电场,粒子射出电场时的速度均相同。偏转最大的粒子偏转量人22工2l1口人=乏茎三牛了吏】官T一言7z亡3.Fa反方向最大偏转量万工bL二2王27卜二0sx0巳一三37立十3奶3z3工一0.310In形成光带的总长度1二“十书二4.0X10一m。
