帶電粒子在電場(chǎng)中加速與偏轉(zhuǎn)(編輯修改稿)
2025-07-24 17:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場(chǎng)強(qiáng)度g值的變化等． ?。?）整體法(全過(guò)程法) 電荷間的相互作用是成對(duì)出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對(duì)象，就可以不必考慮其間的相互作用． 電場(chǎng)力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)．它們分別引起電荷電勢(shì)能的變化和重力勢(shì)能的變化，從電荷運(yùn)功的全過(guò)程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問(wèn)題)往往能迅速找到解題入口或簡(jiǎn)化計(jì)算．處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一般步驟 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)，帶電粒子的加速是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類似于平拋運(yùn)動(dòng)。處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一般步驟是： ?。?）分析帶電粒子的受力情況，尤其要注意是否應(yīng)該考慮重力，電場(chǎng)力是否恒定等。 ?。?）分析帶電粒子的初始狀態(tài)及條件，確定帶電粒子作直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)。 （3）建立正確的物理模型，確定解題方法是動(dòng)力學(xué)，還是能量守恒（或動(dòng)能定理）?！ 。?）利用物理規(guī)律或其他手段（如圖線等）找出物理量間的關(guān)系，建立方程組。典型例題透析類型一：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 如圖M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板。質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子，以初速v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M，N間電壓為U時(shí)，粒子剛好能到達(dá)N極，如果要使這個(gè)帶電粒子能到達(dá)M，N兩板間距的1/2處返回，則下述措施能滿足要求的是（ ） A、使初速度減為原來(lái)的1/2 B、使M，N間電壓加倍 C、使M，N間電壓提高到原來(lái)的4倍 D、使初速度和M，N間電壓都減為原來(lái)的1/2 解析：在粒子剛好到達(dá)N極的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得： qEd=0mv02 解得d= 使初速度減為原來(lái)的1/2，則帶電粒子離開(kāi)正極板的最遠(yuǎn)距離x， x== 使M，N間電壓加倍則 x== 使M，N間電壓提高到原來(lái)的4倍，則x== 使初速度和M，N間電壓都減為原來(lái)的1/2，則x== 所以應(yīng)選BD。 答案：BD 總結(jié)升華：分析帶電粒子的加速問(wèn)題，往往應(yīng)用動(dòng)能定理來(lái)解決。遷移應(yīng)用 變式、如圖一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的小物體，可在水平軌道x上運(yùn)動(dòng)，O端有一與軌道垂直的固定墻。軌道處在場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿Ox軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中受到大小不變的摩擦力f作用，且f＜qE。小物體與墻碰撞時(shí)不損失機(jī)械能，求它在停止前所通過(guò)的總路程s？ 思路分析：首先分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立物理圖景，物體受四個(gè)力作用，豎直方向重力和支持力平衡外，還受向左的電場(chǎng)力F和摩擦力f，因?yàn)镕＞f，合力向左，物體向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，與墻碰撞后，向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零后，又會(huì)向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直到與墻碰撞，重復(fù)多次以上過(guò)程?！ ∮捎谀Σ亮偸亲鲐?fù)功，物體總能量不斷損失，直到最后停止?！ 〗馕觯何矬w停止時(shí)，必須滿足兩個(gè)條件：速度為零和物體所受合力為零，物體只有停在O點(diǎn)才能滿足上述條件。因?yàn)殡妶?chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以：W電＝qEx0 根據(jù)動(dòng)能定理：qEx0－fs＝0
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