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引入:带电粒子在电场中的运动可视化
带电粒子在电场中的运动浙江省龙游中学章慧雄2024年9月12日
任务一、真题感悟(23.6)直线运动(22.6)圆周运动感悟:哪些形式的电场?粒子在电场中做哪些运动?受什么力?满足什么规律?
任务二、带电粒子在电场中运动模型(从教材情境看)(一)直线运动匀变速?非匀变速?
任务二、带电粒子在电场中运动模型(二)抛体运动极板、场线?U=Ed?匀变速?非匀变速?
任务二、带电粒子在电场中运动模型(三)圆周运动什么力提供向心力?电场力特征
任务二、带电粒子在电场中运动模型(四)一般曲线运动1.V=E/B,直线运动?非匀变速?2.V≠E/B,作什么运动?处理方法?
[2024.1浙江卷,11]如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为Vm.正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U.已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则()A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能(mⅤ+eU)C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为Vmd√2m/euD.M、N间加反向电压(mⅤ)/4e时电流表示数恰好为零m2m2任务三、带电粒子在电场中运动(从真题感悟并拓展)运动:初速度特点?直线?曲线?加速?减速?时间?大小方向未确定,直线、曲线均可能,加速、减速与电场方向有关。确定临界运动形式。
拓展1.如图所示,某种原因金属极板M的O处逸出电子,最大速率为Vm.正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U.已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,调节加载在M与N板之间的电压UNM,试在乙图中大致画出流过电流表的电流i随UNM变化的关系曲线。拓展1、粒子从极板上(间)直接进入电场乙图iUkA确定临界运动形式1.减速到02.类平抛至极板边缘遏止电压饱和电压UNM17年4月收集:电量?电流?收集率?(单位时间进入O处电子个数n)
拓展2、从极板不同空间位置进入粒子拓展2.两片半径均为R的相同圆形金属板平行正对放置,MN为圆心连线,轴线OQ过MN中点P并与MN垂直;OQ在Q处垂直平分一长为2R的线段AB,AB平行金属板且在板外:在O处有一足够大的荧光屏与AB垂直,荧光屏与P点距离为d(dR),在屏上以O为坐标原点建立坐标系,x轴平行AB;线段AB上均匀分布有粒子源,能沿平行QO方向发射速度为v的相同粒子,粒子质量为m,电荷量为+q:平行板间存在大小为E、方向沿y轴正方向的匀强电场,设每个粒子均能飞出电场,忽略边缘效应以及粒子间的相互作用,不计重力,求:(1)粒子刚出电场时在竖直方向上偏移量的最大值;(2)试写出荧光屏上出现亮线的函数方程。MN运动:在电场中初速度与电场关系?圆周?抛体?
拓展3、粒子在极板空间不同位置偏转拓展3.偏转器是由两个相互绝缘半径分别为RA和RB的同轴(即z轴)带电足够长半圆柱面a、b组成。设在区域内只有径向电场E=k/r(k为已知常量)。如图所示,电荷量为、质量为m的电子以不同的速度,从正中间小孔P处沿y轴正方向入射,最后到达偏转器右端的探测板,忽略电场的边缘效应。(1)电子入射速度多大恰能在xoy平面内做以O为圆心的匀速圆周运动;(2)若电子以某一速度射入偏转电场区域,速度方向与xoy平面成45°角,且在垂直z轴方向的运动恰好与(1)相同,求电子到达探测板时,z轴方向上的位移大小。运动:在电场中初速度与电场关系?圆周?抛体?
任务四、带电粒子在电场中运动的知识结构总结带电粒子在电场中的运动一般曲线运动3配速法、正则动量匀速直线运动1合力为零变速直线运动2合力方向与速度方向在同一直线上圆周运动5某一位置,牛顿第二定律某一过程,动能定理4类平抛运动运动的分解解题思路:牛顿运动定律或动能定理
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