高三物理电场中的加速减速.doc

用心爱心专心115号编辑第五节带电粒子在电场中的加速减速运动考点要求知识梳理（1）带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子沿平行电场线的方向进入匀强电场中，粒子将做匀加速或匀减速直线运动，在计算有关问题时可以用运动学公式，但常用的经常有动能定理，即：由此可以看出粒子的末速度只与初末位置的电势差有关，而与粒子的运动路径无关。重难点突破例1、α粒子的质量是质子的4倍，电荷量是质子的2倍，它们从静止开始经同一电场加速后，获得的速度大小之比为（）A、1：2B、C、D、2：1总结：加速电场不一定是匀强电场，不便使用运动学进行分析，而用功和能的观点分析显得更加的直接。例2．如图甲所示，A、B是在真空中平行放置的金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场。A、B两板间距d=15cm。今在A、B两极上加如图乙所示的电压，交变电压的周期T=1.0×10-6s；t=0时，A板电势比B板电势高，电势差U0=108V。一个荷质比q/m=1.0×108C/kg的带负电的粒子在t=0时从B板附近由静止开始运动，不计重力。问：⑴当粒子的位移为多大时，粒子速度第一次达到最大值？最大速度为多大？⑵粒子运动过程中将与某一极板相碰撞，求粒子撞击极板时的速度大小。BAdtu/VT/2-U0U0T3T/22TT/35T/64T/3图甲图乙解：⑴带负电的粒子电场中加速或减速的加速度大小为a==7.2×1011m/s2当粒子的位移为S==4.0×10－2m速度最大值为v=at=2.4×105m/s⑵一个周期内粒子运动的位移为S0=2×－2×=6×10－2m由此可以判断粒子在第三个周期内与B板碰撞，因为n==2.5在前两个周期内粒子运动的位移为S2=2S0=12×10－2m在第三周期内粒子只要运动△S=3cm即与B板碰撞，可知在第三周期的前T/3内某时刻就与B板碰撞。=2.0×105m/s变式训练．一电场的电场强度随时间变化的图象如图所示，此电场中有一个带电粒子，在t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力的作用，则下列判断正确的是()带电粒子将做往复运动B.4s内的总位移为零C.2s末带电粒子的速度最大D.前2s内，电场力所做的总功为零总结：周期性变化问题的分析，关键是要将运动划分为多个小过程。高考链接1．（2003年上海，23）为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上、下底面是面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当接到U=2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一匀强电场，如图所示，现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每m3有烟尘颗粒10个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q=+1.0－17C，质量为m=2.0×10－15kg，不考虑烟尘颗粒间的相互作用和空间阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力，求合上电键后：（1）经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？（3）经多长时间容器内颗粒的总动能达到最大？答案：（1）当最靠近上表面的烟尘颗粒被金属板间电场加速运动到下极板时，烟尘就被全部吸附。t=0.02s。（2）W=1/2NALqU=2.5×10－4J。（3）所以t=0.014s。2．如图23所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）。在两板之间有一带负电的质点P。已知若在A、B间加电压U0，则质点P可以静止平衡。现在A、B间加上如图24所示的随时间t变化的电压U。在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为0。已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图24中U改变的各时刻t1、t2、t3及tn的表达式。（质点开始从中点上升到最高点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次。）2、如图1.3—16所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是（）A、两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速度越大B、两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C、与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D、以上解释都不正确8．如图所示，甲中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场，图乙表示一周期性的交变电压波形，横坐标代有时间t，纵坐标代表电压U,从t=0开始，电压为一给定值U0，经过半个周期，突然变为－U0；再过半个周期，又突然变为U0；…如此周期性地交替变化。在t=0时，将上述交变电压U加在A、B两板上，使开始时A板电势比B板高，这时在紧靠B板处有一初速度为零的电子（质量为m，电荷量为e）在电场作用下开始运动，要想使这电子到达A板时具有最大的动能，则所加交变电压的频率最大不能超过多少？答案：频率最大不能超过10．如图所示，一个质量为m、电量为q