演示文稿交变电场AB

二、带电粒子在交变电场中的运动的类型 直进和偏转 --------直进和偏转
（1）带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向平行时， 带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向平行时， 粒子做交替变化的直线运动 交替变化的直线运动。 粒子做交替变化的直线运动。 带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向垂直时， 带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向垂直时，粒 子在垂直电场方向发生周期性的偏转 周期性的偏转。 子在垂直电场方向发生周期性的偏转。 时间图象、 （2）画出单方向的速度—时间图象、运动草图，结合动力学知 画出单方向的速度 时间图象 运动草图， 识分析运动性质。 识分析运动性质。 （3）利用巧取分运动，化曲为直。 利用巧取分运动，化曲为直。 （4）教学生审题中抓住关键点进行分析 （5）有时通过场的时间极短，电压的变化可以忽略，建立理想 有时通过场的时间极短，电压的变化可以忽略， 模型，简化问题。 模型，简化问题。
u U0 0 -U0
T 2T
t=0时,恰好有一电量 t=0时 为q质量为m的粒子以 质量为m 速度v0沿两板中心线进 速度v 入电场,如图 重力不计 如图,重力不计 如图 重力不计.
该粒子离开电场时,若 该粒子离开电场时 若 恰能平行于金属板飞 3T 交变电压的周期 t 出.(1)交变电压的周期 满足什么条件?(2)交变 满足什么条件 交变 电压U 的取值范围? 电压 0的取值范围
T/2 T 3T/2 2T
t/s
a/ a0
-a0
0
m/s2 T
T/2
3T/2
2T
t/s
v / m/s v0 -v0
0
T/2
T
3T/2
2T
t/s
U/ v U0 -U0
0
若电子是在t ＝ 3T/8时刻进入的 时刻进入的
T/2 T 3T/2 2T
t/s
a/ a0
-a0
0
m/s2
T/2
T
3T/2
2T
t/s
问题B:真空中相距为d 问题B:真空中相距为 B:真空中相距为 的平行金属板,长为 长为L, 的平行金属板 长为 加上如图所示电压.当 加上如图所示电压 当
t=0时,恰好有一电量 t=0时 为q质量为m的粒子以 质量为m 速度v0沿两板中心线进 速度v 入电场,如图,重力不计. ,如图 重力不计. 如图,重力不计
0
-U0
T/2
T
3T/2
2m 2 d U0 ≤ nqT2
跟踪练习： 跟踪练习： 在真空中，电子（质量为m，电量为e），连续地射入相距为 ），连续地射入 在真空中，电子（质量为 ，电量为 ），连续地射入相距为 d的两平行金属板之间，两板不带电时，电子将沿两板等距离 的两平行金属板之间， 的两平行金属板之间 两板不带电时， 的中线射出，通过两板的时间为T，如图甲所示。 的中线射出，通过两板的时间为 ，如图甲所示。现在极板上 加一个如图乙所示变化电压，变化周期也为T，电压最大值U 加一个如图乙所示变化电压，变化周期也为 ，电压最大值 0， 若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板， 若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板，求这些电子离开 电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多少？ 电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多少？
该粒子离开电场时,若 该粒子离开电场时 若 恰能平行于金属板飞 出.(1)交变电压的周期 交变电压的周期 满足什么条件?(2)交变 满足什么条件 交变 电压U 的取值范围? 电压 0的取值范围
v0
问题B:真空中相距为d 问题B:真空中相距为 B:真空中相距为 的平行金属板,长为 长为L, 的平行金属板 长为 加上如图所示电压.当 加上如图所示电压 当
粒子进入电场的时刻 不同运动性质不同
答案： 答案：AB
所示， 例2：如图1所示，长为L、相距为d的两平 行金属板与一电压变化规律如图2所示的电 源相连(图中未画出电源)。有一质量为m、 带电荷为-q的粒子以初速度v0从板中央水平 射入电场，从飞入时刻算起， 射入电场，从飞入时刻算起，A、B两板间 的电压变化规律恰好如图2所示，为使带电 所示， 粒子离开电场时的速度方向平行于金属板， 粒子离开电场时的速度方向平行于金属板， （重力不计 ）问： 问 ⑴交变电压周期需满足什么条件？ 交变电压周期需满足什么条件？ 的取值范围是什么？ ⑵加速电压值U0的取值范围是什么？
是一对平行金属板， 例1：如图甲，AB是一对平行金属板，在两板间加有周期为 的 ：如图甲， 是一对平行金属板 在两板间加有周期为T的 交变电压U， 板电势为 板电势为0， 板电势随时间 板电势随时间t变化的规律如图乙 交变电压 ，A板电势为 ，B板电势随时间 变化的规律如图乙 板的小孔进入两板间的电场中， 所示。现有一电子从 板的小孔进入两板间的电场中 所示。现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中，设电子 的初速度和重力的影响均可忽略， 的初速度和重力的影响均可忽略，则（ ） A. 若电子是在t =0时刻进入的，它将一直向 板运动 若电子是在 时刻进入的 它将一直向B板运动 时刻进入 B. 若电子是在 若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向 板运动， 时而 时刻进入的， 板运动， 时刻进入的 它可能时而向B板运动 向A板运动，最后打在B板上 板运动，最后打在 板上 板运动 C. 若电子是在 若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向 板运动，时而 时刻进入的， 板运动， 时刻进入的 它可能时而向B板运动 板运动， 向A板运动，最后打在 板上 板运动 最后打在B板上 D. 若电子是在 若电子是在t=T/2时 时 刻进入的， 刻进入的，它可能时而 板运动， 向B板运动，时而向 板 板运动 时而向A板 运动
图解法的应用
如图， 、 板的电势差 板的电势差U 随时间的变化规律如图所示。 如图，A、B板的电势差 BA随时间的变化规律如图所示。则 A.若电子是在 ＝0时刻从 板小孔进入的，它将一直向 板运 若电子是在t＝ 时刻从 板小孔进入的，它将一直向B板运 时刻从A板小孔进入的 若电子是在 动 B.若电子是在 ＝T/8时刻进入的，它可能时而向 板运动，时 若电子是在t 时刻进入的， 板运动， 若电子是在 时刻进入的 它可能时而向B板运动 而向A板运动 最后打在B板上 板运动,最后打在 而向 板运动 最后打在 板上 C.若电子是在 ＝3T/8时刻进入的，它可能时而向 板运动，时 若电子是在t＝ 时刻进入的， 板运动， 若电子是在 时刻进入的 它可能时而向B板运动 而向A板运动 最后打在B板上 板运动,最后打在 而向 板运动 最后打在 板上 D.若电子是在 ＝T/2时刻进入的，它可能时而向 板、时而向 若电子是在t＝ 时刻进入的 它可能时而向B板 时而向A 时刻进入的， UBA / v 若电子是在 U0 板运动 B
u
U0
t=0时,恰好有一电量 t=0时 为q质量为m的粒子以 质量为m 速度v0沿两板中心线进 速度v 入电场,如图,重力不计. ,如图 重力不计. 如图,重力不计
该粒子离开电场时,若 该粒子离开电场时 若 恰能平行于金属板飞 出 交变电压的周期 2T .(1)交变电压的周期 t 满足什么条件?(2)交变 满足什么条件 交变 电压U 的取值范围? 电压 0的取值范围
图1
图2
v a
v⊥
v’ v v
a v a 模型的描述
x=v T 2
2
模型的条件
U U0 O -U0 T t
2nx = L d 0 ≤ 2ny < 2 n = 1, 2,3......
1 U 0q T y= 2 dm 2
答案： ＝ 答案： T＝L/nv0 (n为正整数 为正整数) 为正整数
A
0 -U 0
T/2
T
t/ s
若电子是在 t＝0时刻进入的 ＝ 时刻进入的
U/ v U0 0 -U0
t/ s a/
m/s2
B A F=Eq=U0q/d F=ma a= U0q/md a0
-a0 0
t/ s v/
m/s
v0
-v0 0
t/ s
U/ v U0 -U0
0
若电子是在t ＝ T/8时刻进入的 时刻进入的
带电粒子在交变电场中运动 -----图解法示粒子在交变电场中运动的解题方法 （周期性变化的电场） 周期性变化的电场）
U/v U0 0 -U 0
t/ s
• • •
分析方法------图解法 分析方法 图解法 确定研究对象，受力分析， ①确定研究对象，受力分析，状态分析 ②画出 a-t、v-t图 图
v / m/s v0 -v0
0
T/2
T
3T/2
2T
t/s
U/ v U0 -U0
0
若电子是在t ＝ T/4时刻进入的 时刻进入的
T/2 T 3T/2 2T
t/s
a/ a0
-a0
0
m/s2
T/2
T
3T/2
2T
t/s
v / m/s v0 -v0
0
T/2
T
3T/2
2T
t/s
如图， 、 板的电势差 板的电势差U 如图，A、B板的电势差 BA随时间的变 化规律如图所示。 化规律如图所示。则 A.若电子是在 ＝0时刻从 板小孔进入 若电子是在t＝ 时刻从 时刻从A板小孔进入 若电子是在 它将一直向B板运动 的，它将一直向 板运动 B.若电子是在 ＝T/8时刻进入的，它可 若电子是在t 时刻进入的， 若电子是在 时刻进入的 能时而向B板运动 时而向A板运动 板运动， 板运动,最后打 能时而向 板运动，时而向 板运动 最后打 在B板上 板上 C.若电子是在 ＝3T/8时刻进入的，它可 若电子是在t＝ 时刻进入的， 若电子是在 时刻进入的 能时而向B板运动 时而向A板运动 板运动， 板运动,最后打 能时而向 板运动，时而向 板运动 最后打 在B板上 板上 D.若电子是在 ＝T/2时刻进入的，它可 若电子是在t＝ 时刻进入的 时刻进入的， 若电子是在 能时而向B板 时而向A板运动 板运动. 能时而向 板、时而向 板运动