带电体在电场中运动问题的四种解题思想

带电体在电场中运动问题的四种解题思想一．力和运动思想从力和运动的角度进行分析是解决带电体在电场中运动问题最基本的方法。带电体的运动情况取决于它的受力情况和初始状态，准确地分析带电体的受力情况是解题的前提，通过受力分析可判断带电体的运动性质及运动轨迹。制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的俩平行板，如图甲所示。加在极板A,B间的电压UAB做周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-KU0(k1)，电压变化的周期为2T，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m，电荷量为e,受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A,且不考虑重力作用。（1）若k=54，电子在0~2t时间内不能到达极板A，则求d满足的条件（2）若电子在0~200t时间内未碰到极板B，则求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系。（3）若电子在第N个周期内的位移为零，则求K的值二、分解的思想带电体在电场和重力场的复合场中，若其运动既非类平抛运动，又非圆周运动，而是一般的曲线运动，在处理这类较复杂问题时，妙用运动的分解思想，研究其两个分运动，可使问题得到快捷的解决。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷，形成均匀电场。分选器的漏斗出口与两板上端处于同一高度，到两板距离相等。混合在一起的a,b两种颗粒从漏斗出口下落时，a种颗粒带正电，b种颗粒带负电，经过分选电场后，a,b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。已知两板间距d=0.1m,板的长度l=0.5m,电场仅局限在平行板之间；各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1×10-5C/kg.设颗粒进入电场时的初速度为零，分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计。要求两种颗粒离开电场区域时，不接触到极板但有最大的偏转量。重力加速度g取10m/s左右两板各带何种电荷？两极板间的电压为多大？若两带电平行板的下端据传送带A,B的高度H=0.3m,则颗粒落至传送带时的速度是多少？设颗粒每次与传送带碰撞反弹时，沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半。写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式。并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于0.01m.三、功能关系带电体在电场中运动的过程伴随着做功和各种能量的变化，由于电场力做功与路劲无关，这给动能定理和能量守恒定律提供了广阔的舞台，特别在曲线（或有折返）运动中更能体现能量观点的优越性。图为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ两电场的边界均是长为L的正方形（不计电子所受的重力）（1）在该区域内AB边的中点处静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置。（2）在电场Ⅰ区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开求所有释放点的位置。（3）若将左侧电场Ⅱ整体水平向右移动𝐿𝑛（n≥1）,仍使电子从ABCD区域左下角D处离开（D不随电场移动），求在电场Ⅰ区域内由静止电子的所有位置四、类比等效（将匀强电场和重力场进行比较）如图4所示，ab是半径为R的圆上的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小方向为E，方向一定且与圆周在同一平面内，现在该平面内，将一带正电（电荷量为q）的粒子从a点以相同的动能抛出。调整小球的抛出方向，粒子会经过圆周上的不同的点，在这些所有点中，到达C点时粒子的动能最大，已知cab=300，不计粒子的重力和空气阻力。（1）求电场方向与直线ac间的夹角θ。（2）若粒子在a点时初速度与电场方向垂直时，例子恰好能落在c点，则初动能为多大？