高中物理帶電粒子在勻強電場中綜合問題的解析6教案新人教版選修-資料下載頁
2025-06-07 23:38本頁面
【正文】 所以Ｔ時刻速度為零。帶電粒子在電場中運動的總時間為Ｔ，在剩下的時間內(nèi)電場力的沖量與到電場力的沖量相等，方向相同。所以帶電粒子在到的時間內(nèi)作勻加速運動，在到Ｔ的時間內(nèi)作勻減速運動（Ｔ時刻速度為零），在Ｔ到的時間內(nèi)又作勻加速運動，故在整個時間Ｔ內(nèi)帶電粒子的運動方向一直向下運動。若進入交變電場的時刻在以前，那么從進入到的時間內(nèi)電場力的沖量大于從到Ｔ的時間內(nèi)電場力的沖量，這樣Ｔ時刻速度不為零，方向向下，所以粒子在垂直于極板方向上也一直向下運動。由以上分析可知在時刻進入Ａ、Ｂ間的粒子在垂直于極板方向上一直向下運動。 由以上分析可知，粒子在ＭＮ上擊中點在Ｏ／下方最大位移處可能在t／時刻進入的粒子取得，粒子先以作勻加速運動，后以作勻減速運動，再以作勻加速運動。根據(jù)分析畫出粒子在的υ－t圖像（如上圖所示）。從此時刻進入電場時，擊中點在Ｏ／下方的距離為： ＝＋＝?？梢?，當(dāng)，即帶電粒子在時刻入射時，有距Ｏ／點下方最大距離擊中點，最大距離為。同理分析可得，在時刻進入的粒子有距Ｏ／點向上的最大位移，即。綜上所述，在距靶ＭＮ的中心點Ｏ／上方以內(nèi)、下方以內(nèi)有粒子擊中。 要使粒子能全部打到靶ＭＮ上，必須使最大偏移，即，解得：。在解決本題第三小題時有的同學(xué)可能會將大小和方向都不變的電場中帶電粒子運動的情況應(yīng)用于此。如果電場的大小和方向都不變，帶電粒子在電場方向上又沒有位移，電場力做功為零。而本題中，電場的大小和方向都隨時間而變，上述結(jié)論不適用。由＝式可求得時進入電場＝０，即粒子打在Ｏ／點。帶電粒子從時刻進入電場，先以作勻加速運動，再以作勻減速運動，速度為零，反向以作勻加速運動，接著以作勻減速運動，速度為零，由于總時間為Ｔ，所以再反向以作勻加速運動，最終打在點。由以上分析可知粒子打在Ｏ／點時的豎直分速度為：＝。綜上所述，電場力對每個擊中點的帶電粒子做的總功為。本題在求解過程中利用了υ－t圖像以及將－t圖像轉(zhuǎn)換為－t圖像，圖像法比較直觀，一目了然，這樣對求解本題既方便又快捷。利用圖像解題時特別注意：圖像的曲線與坐標軸所圍的面積等的物理含義。解決帶電粒子在電場中的運動問題，基本上是運動學(xué)、動力學(xué)、靜力學(xué)知識的綜合題。處理問題的要點是要區(qū)分不同的物理過程，弄清在不同物理過程中物體的受力情況及運動性質(zhì)，并選用相應(yīng)的物理規(guī)律。6用心 愛心 專心
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