帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)的綜合問題(存儲(chǔ)版)
【正文】 現(xiàn).，可以加深對(duì)動(dòng)力學(xué)和能量知識(shí)的理解，能靈活應(yīng)用受力分析、運(yùn)動(dòng)分析特別是曲線運(yùn)動(dòng)(平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng))的方法與技巧，熟練應(yīng)用能量觀點(diǎn)解題.：受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、能量觀點(diǎn).一、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)：先分析受力情況，再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程(平衡、加速或減速，軌跡是直線還是曲線)，然后選用恰當(dāng)?shù)牧W(xué)規(guī)律如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)能定理、能量守恒定律解題.：在討論帶電粒子或其他帶電體的靜止與運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，重力是否要考慮，除明顯暗示外，帶電小球、液滴的重力不能忽略，電子、質(zhì)子等帶電粒子的重力可以忽略，一般可根據(jù)微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷是否考慮重力作用.二、用能量觀點(diǎn)處理帶電體的運(yùn)動(dòng)對(duì)于受變力作用的帶電體的運(yùn)動(dòng)，：思維順序一般為：(1)弄清研究對(duì)象，明確所研究的物理過程.(2)分析物體在所研究過程中的受力情況，弄清哪些力做功，做正功還是負(fù)功.(3)弄清所研究過程的始、末狀態(tài)(主要指動(dòng)能).(4)根據(jù)W＝ΔEk列出方程求解.列式的方法常有兩種：(1)利用初、末狀態(tài)的能量相等(即E1＝E2)列方程.(2)利用某些能量的減少等于另一些能量的增加(即ΔE＝ΔE′)列方程.(1)若帶電粒子只在電場力作用下運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能和電勢能之和保持不變.(2)若帶電粒子只在重力和電場力作用下運(yùn)動(dòng)，其機(jī)械能和電勢能之和保持不變.命題點(diǎn)一 帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動(dòng)常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等.(1)粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解).(2)粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究).(3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場特點(diǎn)分段研究).(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)：抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件.(2)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系.(3)注意對(duì)稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用.例1 如圖1(a)所示，兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，( )圖1＜t0＜ B.＜t0＜C.＜t0＜T ＜t0＜答案 B解析 設(shè)粒子的速度方向、粒子的速度方向時(shí)而為正，時(shí)而為負(fù)，最終打在A板上時(shí)位移為負(fù)，＝0、時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，－t圖線與時(shí)間軸所圍面積表示粒子通過的位移，則由圖象知，0＜t0＜與＜t0＜T時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移大于零，＜t0＜時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移小于零；t0＞，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對(duì)照各項(xiàng)可知B正確.變式1 如圖2所示，A、B兩金屬板平行放置，在t＝0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì)).分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí)，有可能使電子到不了B板( )圖2答案 B變式2 (多選)(2015sBC＝，h至少為多少？(sin 37176。25)真空中存在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場，一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為v0，在油滴處于位置A時(shí)，將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值，又突然將電場反向，但保持其大小不變；再持續(xù)同樣一段時(shí)間后，.(1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度；(2)求增大后的電場強(qiáng)度的大??；為保證后來的電場強(qiáng)度比原來的大，油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍.答案 見解析解析 (1)，油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q，＝0時(shí)，電場強(qiáng)度突然從E1增加至E2，油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，大小a1滿足qE2－mg＝ma1 ①油滴在t1時(shí)刻的速度為v1＝v0＋a1t1 ②電場強(qiáng)度在t1時(shí)刻突然反向，之后油滴做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，大小a2滿足qE2＋mg＝ma2 ③油滴在t2＝2t1時(shí)刻，即運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度為v2＝v1－a2t1 ④由①②③④式得v2
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