新課標(biāo)人教版3-1選修三19帶電粒子在電場中的運(yùn)動5(參考版)
2024-12-13 07:00本頁面
【正文】 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(yùn)動性質(zhì)，并選用相應(yīng)的物理規(guī)律。利用圖像解題時特別注意：圖像的曲 線與坐標(biāo)軸所圍的面積等的物理含義。綜上所述，電場力對每個擊中 /O 點的帶電粒子做的總功為2202 32 )(21 mdTqUmW ?? ? 。帶電粒子從125TnT? 時刻進(jìn)入電場，先以 mdqUa 01 ? 作勻加速運(yùn)動12T ，再以 mdqUa 2 02 ? 作勻減速運(yùn)動 122T ，速度為零，反向以 mdqUa 2 02 ?作勻加速運(yùn)動 124T ，接著以 mdqUa 01 ?作勻減速運(yùn)動 122T ，速度為零，由于總時間為Ｔ，所以再反向以 mdqUa 01 ?作勻加速運(yùn)動 4T ，最終打在 /O 點。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。 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(yùn)動的情況應(yīng)用于此。綜上所述，在距靶ＭＮ的中心點Ｏ ／ 上方 mdTqU16 20 以內(nèi)、下方 mdTqU165 20 以內(nèi)有粒子擊中。 可見，當(dāng) 21 Tt ?，即帶電粒子在 nTt ?/ 時刻入射時，有距Ｏ ／ 點下方最大距離擊中點，最大距離為 mdTqUd 165 20m ax ?下。根據(jù)分析畫出粒子在 )2(1tTnTt ??? )24( 1 TtT ??的 υ－ t圖像（如上圖所示）。由以上分析可知在 ?????? ?? TnTnTt 41/1 ， )( Nn?時刻進(jìn)入Ａ、Ｂ間的粒子在垂直于極板方向上一直向下運(yùn)動。所以帶電粒子在4T到2T的時間內(nèi)作勻 加速運(yùn)動，在2T到Ｔ的時間內(nèi)作勻減速運(yùn)動（Ｔ時刻速度為零），在Ｔ到45T的時間內(nèi)又作勻加速運(yùn)動，故在整個時間Ｔ內(nèi)帶電粒子的運(yùn)動方向一直向下運(yùn)動。假如帶電粒子在 4T 時進(jìn)入方波形交變電場，由于圖示陰影部分的面積相等，從 4T 到Ｔ這段時間內(nèi)電場力的總沖量為零，所以Ｔ時刻速度為零。粒子束進(jìn)入Ａ、Ｂ兩極板后，在周期性電場力作用下作兩個方向上的分運(yùn)動，即平行極板方向的勻速直線運(yùn)動和垂直于極板方向的勻 變速運(yùn)動；現(xiàn)對垂直于極板方向的各種運(yùn)動情況作一分析：因為帶電粒子所受到的電場力 UdqFE ?，而 dq 是一個常數(shù)，所以將 ABU － t圖像轉(zhuǎn)化為 EF － t圖像，形狀應(yīng)該是相同的（如右圖所示）。設(shè)粒子能全部打在靶上而且所有粒子在ＡＢ間的飛行時間均為Ｔ，不計帶電粒子的重力，則： （１） 在距靶ＭＮ的中心點Ｏ /多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中？ （２） 要使粒子能全部打在靶ＭＮ上，電壓Ｕ ０ 的數(shù)值應(yīng)滿足什么條件？寫出Ｕ0、 m、 d、 q、Ｔ的關(guān)系式即可。 例四、如圖（ a）所示，平行板電容器兩金屬板Ａ和Ｂ相距為 d，緊靠它們的右端安放著垂直于金屬板的靶ＭＮ。有 時靈活變換圖像中兩個變量中的一個，可以加深對知識的理解。在物理解題過程中，有的題目關(guān)鍵
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