带电粒子在电场中运动解题三步法.doc

.. 一 带电粒子在电场中的运动解题三步法 第一步 :审题，审题过程要审清以下因素情况 1、带电粒子电性：带正电、带负电、未知。 2、电场线的方向：向左、向右、未知。 3、粒子的初速度：有初速度、无初速度、还是未知。 4、粒子的运动方向：顺着电场线、逆着电场线、还是未知 。 5、粒子的运动性质：匀速、匀变速、变加速、曲线运动、匀速圆周运动。 6、考虑重力：考虑重力、不计重力、带电粒子小球一般考虑重力、电子一般不考虑重力。 7、有无外力作用：有外力作用、只受电场力作用 第二步：受力分析和运动过程分析， 1.在分析物体受力时，是否考虑重力要依据具体情况而定。 （1）电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外一般都忽略不计。 （2）带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或有明确的暗示以外一般都不能忽略。 2：．力学知识: 牛顿第二定律F=ma；动能定理W=ΔEk； 不同位置的电势能、动能和重力势能的和不变； 匀变速直线运动规律； 抛物体运动规律； 圆周运动规律 分力---分速度---分动能。 3、力、速度、加速度的正交分解 第三步：题目考查的问题：力和运动问题还是功和能关系问题 1．带电粒子在电场中运动的过程: 平衡、加速或减速、直线、曲线 电场的知识和规律：E=F/q→F=qE；W=qU；E=U/d； Ep=qΦ 2、处理带电粒子运动问题的一般有三条途径： （1）匀变速直线运动公式和牛顿运动定律 （2）能量守恒定律 （3）动量定理和动量守恒定律 3、直线变速运动问题， (1) 优先考虑使用场力功与粒子动能变化关系，使用动能定理来解，尤其是在非匀强电场中，我们无法使用牛顿第二定律来处理的过程，而动能定理只考虑始末状态，不考虑中间过程。 （2）若问题涉及空间则优先考虑功、动能，用能量守恒解题。 (3) 题目指定求加速度、力、时间，只能用牛顿第二定律来计算。 （4）问题涉及时间则优先考虑冲量、动量，问题涉及空间则优先考虑功、动能。 4、强化物理条件意识，联系数学工具分析（抛物线方程、直线方程、反比例函数、极值等）。 二、运动的几种模型 一 带电粒子的加速 特别注意： W=qU 适应匀强电场和非匀强电场，而W=qEd，只适应于匀强电场. 对于直线加速，是电势能转化为动能，解决的思路能量观点来求解。 1.运动状态分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加速（或减速）直线运动。 2.用功能观点分析 （1）粒子动能的变化量等于电场力做的功。粒子的初速度为零，qU=mv2/2,V=2 （2）若粒子的初速度不为零，则qU=mv2/2- mv02/2, V=v 3.用牛顿运动定律和运动学公式分析：带电粒子平行电场线方向进入匀强电场，则带电粒子做匀变速直线运动，可由电场力求得加速度进而求出末速度、位移或时间。 图8-1 图8-1 【审题】本题是带电粒子在匀强电场中的加速问题，电场力做正功，电势能减少，动能增加，利用动能定理便可解决。 【解析】带电粒子在运动过程中，电场力所做的功W=qU。设带电粒子到达负 极板时的动能Ek= EQ \F(1,2) mv2，由动能定理qU= EQ \F(1,2) mv2 得：v= EQ \R(, EQ \F(2qU,m) ) 【关键点】-----使用W=qU= EQ \F(1,2) mv2-----适用所有电场。 例2：下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场之后，哪种粒子的速度最大？ （A）a粒子 （B）氚核 （C）质子 （D）钠离子 【审题】：解答本题需要把带电粒子在电场中加速的知识与原子核知识联系起来。 1．已知电场的加速电压为U，要判断粒子速度v的大小，采用分析问题比较方便。 2．质子，α粒子；氚核；钠离子的质量最大, 【解析】 v=2uq 由此可知：加速电压U相同的。v与比荷qm 【关键】----使用动能定理----得出速度的表达式----对表达式加讨论。 例3：如图8-2所示，真空中相距d=5 cm的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出)，其中B板接地（电势为零）,A板电势变化的规律如图8-3所示.将一个质量 m=2.0×10-23kg,电量q=+1.6×10-15C的带电粒子从紧临B板处释放，不计重力.求：(1)在t=0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小;(2)若A板电势变化周期T=1.0×10-5 s,在t=0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放， 粒子到达A板时动能的大小；(3)A板电势变化周期多大时，在t=T/4到t=T/2时间内从紧邻B板处无初速释放该带 电粒子，粒子不能到达A板. 8-28-3【审题】