El movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico.

IX.Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos

I. Ideas básicas para resolver el movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos

1. Análisis de fuerza: (1) Para electrones, protio, deuterio, tritio, núcleos atómicos, partículas, iones, etc., generalmente no se considera la gravedad;

(2) Para partículas cargadas, líquido gotas, gotas de aceite, Para esferas, polvo, etc., a menos que se indique o implícito en el título, generalmente se debe considerar la gravedad.

2. Análisis de trayectoria y procesos.

La forma de movimiento de las partículas cargadas está determinada por la fuerza de la partícula y la velocidad inicial.

3. Bases para la solución del problema.

(1) Visión de la fuerza: leyes del movimiento de Newton y fórmulas cinemáticas.

(2) Perspectiva energética: El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico no tiene nada que ver con el teorema de la energía cinética: ley de conversión de energía y conservación de energía.

(3) Perspectiva del impulso.

2. Juicio y análisis del movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico

1 Las partículas cargadas se mueven en línea recta en un campo eléctrico

Libro de texto. Ejemplo 1

[Pregunta 1] Como se muestra en la figura, en el campo eléctrico uniforme E, la velocidad inicial v0 de la partícula cargada-q pasa a estar en la misma dirección que la línea del campo eléctrico, entonces cuando la partícula cargada-q comience a moverse, ( )

A． Movimiento que acelera uniformemente a lo largo de la dirección de la línea del campo eléctrico; B. Movimiento que desacelera uniformemente a lo largo de la dirección de la línea del campo eléctrico; C. Movimiento que desacelera uniformemente a lo largo de la dirección de la línea del campo eléctrico; la línea del campo eléctrico.

Piénselo: ¿qué sucede cuando la velocidad inicial v0 de la partícula cargada-q es exactamente opuesta a la dirección de la línea del campo eléctrico?

Análisis: ¿Cuáles son las características de la fuerza que ejerce la partícula cargada -q? ¿Cómo se relaciona su dirección con la dirección de la velocidad inicial v0?

[Pregunta 2] Como se muestra en la Figura 3-2-1, en el campo eléctrico de la carga puntual Q, la velocidad inicial v0 de la partícula cargada -q pasa a estar en la misma dirección que el campo eléctrico. línea QP, luego la partícula cargada - qCuando comience el movimiento, ( )

A. Movimiento uniformemente acelerado a lo largo de la línea del campo eléctrico QP B. Realice un movimiento de desaceleración variable a lo largo de la línea del campo eléctrico QP

C. Haga un movimiento curvo alejándose de la línea de campo eléctrico QP a lo largo de la línea de campo eléctrico QP D. ¿Qué podría pasar si la velocidad inicial v0 es exactamente perpendicular a la dirección de la línea del campo eléctrico QP?

Análisis: ¿Cuáles son las características de la fuerza que ejerce la partícula cargada -q? ¿Cómo se relaciona su dirección con la dirección de la velocidad inicial v0? Determinado por la ley de Coulomb y la segunda ley de Newton.

[Pregunta 3] Como se muestra en la Figura 3-2-3, una línea recta es una línea de campo eléctrico en el campo eléctrico, y A y B son dos puntos en la línea de campo eléctrico. Se sabe que el electrón pasa por el punto A con una velocidad de vA y se mueve hacia el punto B. Después de un período de tiempo, el electrón pasa por el punto B con una velocidad de vB y vA está en la dirección opuesta a vB.

Entonces: ( )

A. El potencial eléctrico en un punto determinado debe ser mayor que el potencial eléctrico en el punto B B. La intensidad del campo en un punto determinado debe ser mayor que la intensidad del campo en el punto B

C. La energía potencial de un electrón que pasa por el punto A debe ser mayor que la energía potencial que pasa por el punto B

D. La energía cinética del electrón que pasa por el punto A debe ser mayor que la energía cinética del electrón que pasa por el punto B

Pensando: ¿Qué pueden determinar las líneas del campo eléctrico? ¿Por qué no puede determinar la magnitud de la intensidad del campo?

[Pregunta 4] El punto P con carga positiva se coloca en el campo eléctrico de dos cargas negativas iguales A y B. P está exactamente en el punto C en la bisectriz perpendicular de la recta AB. Ahora mueve P desde el punto. C se libera en reposo y P solo se ve afectado por la fuerza del campo eléctrico, entonces ( )

A. Durante el movimiento de P desde C hasta el punto medio de la línea AB, la aceleración puede volverse cada vez menor y la velocidad puede volverse cada vez mayor

B. Durante el movimiento acelerado, P desde C hasta el punto medio de AB puede volverse cada vez más pequeño, y la velocidad puede volverse cada vez más rápida.

B Durante el movimiento acelerado, desde C hasta el punto medio de AB P puede. volverse cada vez más pequeño

C.>B.P Durante el movimiento desde C hasta el punto medio de la línea recta AB, la aceleración puede primero volverse mayor y luego menor, y finalmente llegar a ser cero, mientras que la velocidad sigue cambiando.

C. P se mueve al reposo cuando alcanza el punto de simetría C′ con C alrededor de AB

D. P no estará estacionario, sino que vibrará hacia adelante y hacia atrás entre C y C′

Ejercicios sincrónicos

1 Las siguientes partículas aceleran desde una velocidad inicial de cero a un campo eléctrico de. cero. Después del voltaje de aceleración del campo eléctrico, qué partícula tiene la mayor velocidad[]

A Protón B. Deuterón C. Partícula alfa D. Ión de sodio

2. , Los protones y las partículas alfa se liberan desde el reposo Si no se tiene en cuenta la gravedad, cuando obtienen la misma energía cinética, la relación entre el tiempo t1 que experimenta el protón y el tiempo t2 que experimenta la partícula alfa es la misma []

A.1: 1 B. 1:2 B. 1:1 B. 1:2 B. 1:2 B. 1:1 B. 1:1 B. 1:1 B. 1 :1 B. 1:2 B.1: 2 C. 2∶1 D. 4∶1

3． Como se muestra en la Figura 3-2-19, un control deslizante con masa m y carga q se desliza a velocidad constante a lo largo de la pendiente aislante. Cuando el control deslizante se desliza hacia el área del campo eléctrico uniforme verticalmente hacia abajo, el estado de movimiento del control deslizante es [ ].

A. Continúa deslizándote a velocidad constante B. Hará que el control deslizante se acelere

C. Hará que el control deslizante se desacelere D. Pueden ocurrir las tres situaciones

C. Pueden ocurrir las tres situaciones

4. Como se muestra en la Figura 3-2-20, la distancia entre dos placas metálicas paralelas es d y el voltaje entre las dos placas es U. En este momento, se emite un electrón desde el punto O entre las dos placas en la dirección perpendicular a la placa y llega a A. El punto regresa Si la distancia OA es h, la energía cinética inicial del electrón es [ ]

A. edh/U B. edhU C. Ue/(dh) D. eh (dh) D. ehU/d

5. La relación de masa de protones y partículas alfa m1:m2=1:4, con La relación de cargas eléctricas q1:q2=1:2 Cuando son aceleradas por el mismo campo eléctrico uniforme desde el reposo y pasan por el mismo desplazamiento, la relación de sus velocidades v1:v2:= ______ y ​​la relación de energía cinética. Ek1:Ek2= ______, Relación de momento p1:p295. p2=______.

6. Se coloca un condensador de placas paralelas horizontalmente, con una distancia d entre las dos placas, y se coloca una gota de aceite cargada de radio r y densidad ρ entre las dos placas. Cuando el voltaje del capacitor es U, la gota de aceite se mueve a una velocidad constante en el campo eléctrico. Se puede ver que la cantidad cargada de la gota de aceite q=______C.

7. con masa m y cantidad cargada q proviene del aire. Después de caer libremente durante un período de tiempo t1, ingresa entre placas cargadas colocadas horizontalmente. Después de otro período de tiempo t2, la velocidad se vuelve cero. Entonces la fuerza del campo eléctrico es ______ veces esa. de gravedad.

8. En el vacío, dos cargas puntuales A y B están separadas por L y tienen masas m y 2m respectivamente. Comienzan a moverse desde el reposo. Al principio, la aceleración de la carga puntual A es a. Después de un período de tiempo, la aceleración de la carga puntual B también es a y la velocidad es v. Entonces la velocidad de la carga puntual A en este momento es ______ La distancia entre las dos cargas puntuales es ______ y ​​su energía potencial eléctrica es. reducido en ______. (Ignora el efecto de la gravedad)

9. Establece el eje x en un plano horizontal. Hay un campo eléctrico uniforme en el espacio en el lado derecho del origen O en el plano perpendicular a la x. -eje La magnitud del campo eléctrico es E= 6×105N/C, la dirección es en la misma dirección que el eje x. Coloque un bloque aislante con una carga de q=-5×10-8C. de m=10g en O. El factor de fricción cinética entre el bloque y la superficie horizontal es mu=0. Muévase hacia el bloque con una velocidad inicial v0=2m/s en la dirección positiva del eje x. Como se muestra en la Figura 3-2-22, la posición donde finalmente se detiene el bloque. (g es 10m/s2)

10. Como se muestra en la Figura 3-2-23, un objeto cargado P se mueve hacia arriba a lo largo de una pista inclinada aislada. La carga de P permanece sin cambios durante el movimiento. Hay un campo eléctrico uniforme en el espacio (no se muestra en la figura). Se sabe que cuando P pasa por el punto A, su energía cinética es de 30 J. Cuando pasa por el punto B, su energía cinética disminuye en 10 J, su energía mecánica aumenta en 20 J y su energía potencial disminuye en 35 J. punto C, su velocidad disminuye a cero.

(1) ¿Cuánto trabajo se realiza para superar la fricción durante el movimiento del punto A al punto C?

(2) ¿Se moverá hacia abajo después de alcanzar el punto C? ¿Por qué?

11. Como se muestra en la figura, Q es una carga puntual positiva fija. Los puntos A y B están directamente encima del punto Q y Q son h y 0,25 h respectivamente. Otra carga puntual se libera desde el reposo en el punto. A. Cuando llega al punto B, la velocidad de movimiento es exactamente cero Si la aceleración de la carga en el punto A es 3/4g

Encuentre: (1) La aceleración de la carga en el punto B<. /p>

( 2) La diferencia de potencial entre los puntos A y B (expresada por Q y h)

2. Las partículas cargadas se mueven en una curva en un campo eléctrico

[Pregunta 5] Como se muestra en la Figura 3-2-6, hay un campo eléctrico uniforme entre dos placas metálicas paralelas. La dirección de los puntos del campo eléctrico. hasta el fondo de la placa la carga eléctrica en un lado es -q la partícula ingresa al campo eléctrico con una velocidad inicial v0 perpendicular a la línea del campo eléctrico, entonces el movimiento de la partícula en el campo eléctrico puede ser ( )

A. Haz un movimiento uniforme en la dirección de la velocidad inicial

B. Realice un movimiento lineal uniforme en la dirección de la desviación de la placa inferior

C. Realizar una trayectoria de movimiento parabólico en la dirección de desviación de la placa

D. Desviado hacia la placa plana, la trayectoria es un arco

El movimiento de partículas cargadas en el campo de gravedad es análogo al movimiento parabólico para encontrar ideas para resolver problemas. Establezca un sistema de coordenadas rectangular y descomponga el movimiento en direcciones perpendiculares al campo y direcciones a lo largo del campo para su discusión.

Ejemplo: partículas cargadas son desviadas por un campo eléctrico: método de procesamiento: uso flexible de la síntesis y descomposición del movimiento.

Las partículas cargadas se mueven con un movimiento casi parabólico en un campo eléctrico uniforme. Se conocen U, d, l, m, q, v0.

①Tiempo de recorrido:

②Velocidad terminal:

③Desplazamiento lateral: Discusión: Para diferentes partículas cargadas

(1) Si se inyecta en el misma velocidad, entonces y es proporcional a

(2) Si se inyecta con la misma energía cinética, entonces y es proporcional a

(3) Si se inyecta con el mismo impulso Inyección, entonces y es proporcional a

(4) Si la aceleración se inyecta con el mismo voltaje U0, entonces y= , no tiene nada que ver con m y q, y aumenta con el voltaje de aceleración, y con el aumento de la voltaje de deflexión y.

4 Línea tangente del ángulo de deflexión: (Debe pasar la línea de extensión inversa de la velocidad de la partícula vista desde la dirección del campo eléctrico)

Ejercicio 1. Como se muestra en la figura, la longitud de la placa metálica paralela es L. Una partícula con carga q y masa m se acerca a la placa superior con una velocidad inicial v0 y entra en el campo eléctrico verticalmente. Se extiende justo desde el borde de la placa inferior. Su velocidad terminal es exactamente la misma que la de la placa inferior. El ángulo incluido es de 30° y se ignora la gravedad de la partícula.

Encuentra: la velocidad de la partícula ②La intensidad del campo eléctrico ③La distancia entre los dos polos d

Ejercicio 2. Tres bolas de igual masa, cargadas positivamente, cargadas negativamente y descargadas respectivamente, se lanzan verticalmente al campo eléctrico desde el punto P en el borde del campo eléctrico de la placa paralela con la misma velocidad inicial V0. caen en A y B respectivamente, C son tres puntos, entonces ( )

A La bola que cae al punto A está cargada positivamente y la bola que cae al punto B está descargada.

A. La bola que cae al punto B no está cargada. Cargada positivamente. Cargado

B. Las tres bolas se mueven en el campo eléctrico durante el mismo tiempo

C La energía cinética de las tres bolas que llegan a la placa positiva cumple con el estándar EKBgt; /p>

D, la aceleración de las tres bolas que se mueven en el campo eléctrico satisface la relación aAgt; aBgt; ac

Principio del diagrama esquemático:

Problema de ejemplo,

p>

Problema de ejemplo:

Tres bolitas caen al punto A, el punto B tiene carga positiva y el punto B tiene carga negativa. /p>

[Pregunta 6] Se sabe que tanto el protón como el electrón en el átomo de hidrógeno tienen carga e, la masa del electrón es me, el electrón se mueve en un movimiento circular uniforme alrededor del núcleo y el radio de la órbita es r. Averigüe qué hace el electrón. La velocidad lineal y la velocidad angular del movimiento circular uniforme, así como el período del movimiento del electrón.

[Pregunta 7] Como se muestra en la Figura 3-2-7, la línea recta MN es una línea de campo eléctrico de carga puntual Q en el campo eléctrico. Las partículas cargadas positivamente se mueven a lo largo de la curva de a a b solo bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, entonces ( )

A la carga puntual Q es la carga positiva B. Potencial eléctrico ψa> ψb

C. Intensidad del campo Ea> Eb D. Energía cinética de las partículas cargadas EKa> EKb

Ejercicios sincrónicos

1 La longitud de las placas metálicas paralelas es L, y la. La distancia entre las dos placas es d, la diferencia de potencial es U. Una partícula con carga q y masa m ingresa al área del campo eléctrico entre placas a una velocidad v perpendicular a la dirección del campo eléctrico entre placas y sale volando del área del campo eléctrico, entonces su desplazamiento lateral y es []

A .Proporcional a la longitud de la placa L B. Inversamente proporcional a la distancia entre las placas

C Proporcional a la diferencia de potencial U entre las dos placas D. Proporcional a la velocidad inicial. v de la partícula

2. Un capacitor de placas paralelas se coloca verticalmente a la horizontal, la distancia entre las placas es d, el voltaje es U y cada placa está cargada Q. Una partícula con masa m y carga q se dispara verticalmente hacia abajo dentro del campo eléctrico con una velocidad inicial v desde el punto medio de la línea que conecta los extremos superiores de las dos placas y golpea el punto M en la placa derecha. Ignorando la gravedad de las partículas, la placa derecha ahora se traslada hacia la derecha en d/2, y las partículas cargadas aún ingresan al campo eléctrico desde el lugar original para que las partículas aún lleguen al punto M, ¿cuál de las siguientes? las medidas son factibles [ ]

A ． Mantenga Q, m, v sin cambios y reduzca q

B. Mantener Q, U, v sin cambios, reducir q / m

C Mantener Q, m, U sin cambios, reducir v

D Mantener Q, m, U sin cambios Cambiar, disminuir. v

D. Mantenga Q, my U sin cambios, disminuya v

D. Mantenga Q, my U sin cambios, disminuya v

D. Mantenga Q, m y U sin cambios y aumente v

3. Hay un campo eléctrico uniforme de cantidades iguales de cargas diferentes entre dos placas paralelas. Una partícula cargada se mueve en una dirección paralela a las placas. este campo eléctrico, para hacer que la distancia de deflexión de las partículas al salir del campo eléctrico sea la mitad de la original (sin contar la gravedad sobre las partículas), el método disponible es []

A. Haga que la velocidad inicial de la partícula sea 2 veces su valor original B. Haga que la energía cinética inicial de la partícula sea el doble de su valor original B. Haga que la energía cinética inicial de la partícula sea 2 veces su valor original B. Haga que la energía cinética inicial de la partícula sea 2 veces su valor original C. Hacer que el impulso de la partícula duplique su valor original D. Haz que el voltaje entre las dos placas duplique el valor original

4. Los electrones inician un movimiento estacionario en el campo eléctrico acelerado con la diferencia de potencial U1 y luego son inyectados en el campo eléctrico entre las dos placas paralelas con la diferencia de potencial U2. La dirección de incidencia es paralela a las placas. y la gravedad puede ignorarse.

Bajo la condición de que los electrones puedan expulsarse del área de la placa paralela, las siguientes cuatro situaciones definitivamente harán que el ángulo de deflexión θ de los electrones sea mayor: ( )

A se hace más grande, U2 se hace más grande, B. U1. se hace más grande Pequeño, U2 se hace más grande

C, U1 se hace más grande, U2 se hace más pequeño D, U1 se hace más pequeño, U2 se hace más pequeño

5. Como se muestra en la figura, en el extremo superior de la órbita semianular lisa y aislada, una pequeña bola con masa m y carga q parte del reposo y se mueve a lo largo de la órbita, luego ( )

A. una bolita se mueve. La energía mecánica se conserva durante el proceso

B. La velocidad de la pelota contra el aro es máxima cuando pasa por el punto más bajo

C La presión de la pelota sobre el aro en el punto más bajo es (mg en la fórmula)

D. En el punto más bajo Cuando la presión de la bola sobre el aro es 3 (mg en la fórmula)

6. >Como se muestra en la figura, un electrón con una velocidad de VO entra en un campo eléctrico uniforme desde el punto A en una dirección perpendicular al campo eléctrico, y sale desde el otro extremo, el punto B, en un ángulo de 150o con respecto a la dirección del campo eléctrico. Supongamos que la carga del electrón es e y la masa es m, entonces la diferencia de potencial entre los dos puntos A y B es.

7. Como se muestra en la figura, se muestra el diagrama del principio de funcionamiento del osciloscopio. La trayectoria del electrón se acelera y entra en el campo eléctrico de desviación a una velocidad perpendicular a v0. h Suponga que la distancia entre dos placas paralelas es La distancia es d, la diferencia de potencial es U y la longitud de la placa es l. El voltaje inducido por unidad de deflexión (h/U) se llama sensibilidad del osciloscopio. Para mejorar la sensibilidad del osciloscopio, se puede utilizar ( ). )

A. Aumente la diferencia de potencial entre las dos placas B. Intente acortar la longitud l de la placa.

C. placas más pequeñas. D. Aumentar la La velocidad a la que los electrones grandes entran en el campo de desviación v

8. Los protones y las partículas alfa acelerados por el mismo campo eléctrico entran en el campo eléctrico uniforme de dos placas paralelas perpendiculares a la dirección de la línea del campo eléctrico. El tiempo que les toma atravesar el campo es . del tiempo empleado por los protones y las partículas alfa es . La relación es ______ y ​​la tangente del ángulo de deflexión después de pasar por el campo eléctrico es .

9. Como se muestra en la Figura 3-2-25, un alambre de longitud l está fijado en el extremo superior y una bola cargada de masa m está atada al extremo inferior. campo eléctrico uniforme. La magnitud de la intensidad del campo eléctrico es E y la dirección es horizontal. Se sabe que cuando la línea delgada se desvía de la posición vertical en un ángulo α, la bola está en equilibrio.

(1) ¿Qué tipo de carga tiene la pelota? Encuentra la cantidad de carga sobre la pelota.

(2) Si el ángulo de deflexión del cable aumenta de α a j, y luego la bola se libera del estado estático, cuando el cable alcanza la posición vertical, la velocidad de la bola es exactamente cero, j ¿Cuánto debería ser?

3. Estudiar el movimiento de partículas cargadas en el campo eléctrico

1 Utilizar la ley de Newton para estudiar el movimiento de partículas cargadas en el campo eléctrico.

Básico. Idea: utilizar la primera ley de Newton La ley de aceleración de la segunda ley determina la forma de movimiento de las partículas, y luego las leyes cinemáticas correspondientes se utilizan para estudiar los patrones de movimiento de las partículas basándose en la forma de movimiento de las partículas cargadas.

[Pregunta 1] Como se muestra en la Figura 3-2-8, una partícula con masa m y carga q incide desde el punto medio del lado izquierdo de dos placas paralelas a lo largo de la dirección perpendicular al campo eléctrico. La velocidad incidente es La intensidad es v, que apenas pasa a través del campo eléctrico sin tocar la placa de metal. Para cambiar la velocidad incidente de la partícula a v/2 y aun así pasar a través del campo eléctrico, debe ser ( )

A. La carga de la partícula se convierte en 1/4 de la B original. entre las dos placas disminuye a la mitad del valor original

C. La distancia entre las dos placas aumenta a 4 veces el valor original D. La distancia entre las dos placas aumenta al doble del valor original

[Pregunta 2] Como se muestra en la Figura 3-2-9, una partícula con masa m y carga q solo está sujeta a la fuerza del campo eléctrico As Como resultado, el movimiento circular se realiza a lo largo del arco con una velocidad constante v. La dirección de la velocidad desde el punto A al punto B en el círculo cambia en un ángulo θ. La longitud del arco entre los puntos A y B es S. Averigüe. . La magnitud de la intensidad del campo en los puntos A y B y la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

2. Utiliza el teorema de la energía cinética para estudiar el movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico.

Idea básica: Según el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre las partículas cargadas, analizar la conversión mutua de la energía cinética y la energía potencial eléctrica de las partículas. En este caso, utilice el teorema de la energía cinética o utilice el punto de vista de que la energía cinética y la energía potencial eléctrica se convierten entre sí en el campo eléctrico y su suma se conserva para resolver la situación del movimiento de partículas.

[Pregunta 1] Como se muestra en la Figura 3-2-10, un electrón con masa m y carga eléctrica e ingresa a un campo eléctrico uniforme desde el punto A a una velocidad de v0 perpendicular a la dirección de la corriente eléctrica. campo. Desde el punto B La dirección de la velocidad al salir del campo eléctrico forma un ángulo de 120 grados con respecto a las líneas del campo eléctrico ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos A y B?

4. Movimiento de partículas cargadas en campos compuestos

Dado que la gravedad del punto cargado no se puede ignorar, el punto cargado se mueve bajo la acción de la gravedad y la fuerza del campo eléctrico. entre la gravedad y el campo eléctrico la fuerza es La fuerza resultante acelera el punto cargado; el efecto de la fuerza resultante sobre el desplazamiento cambia la acumulación de energía cinética del cuerpo cargado; la acumulación de la fuerza resultante en el tiempo cambia el impulso del cuerpo cargado; Por tanto, podemos utilizar la segunda ley de Newton, el teorema del momento o el teorema de la energía cinética para analizar y resolver el problema del movimiento de cuerpos cargados en campos gravitacionales y campos eléctricos.

1 Como se muestra en la Figura 3-2-11, en el plano vertical, hay un anillo liso aislante con un radio R. El anillo está en una dirección uniforme con una intensidad de campo E y una dirección. horizontal hacia la derecha En un campo eléctrico fuerte, los puntos A y C del anillo están en el mismo plano horizontal, y los puntos B y D son los puntos más alto y más bajo del anillo, respectivamente. M es un punto del anillo, ∠MOA=45°. Una pequeña bola con masa m y carga q se lleva sobre el anillo. Hace un movimiento circular sobre el anillo. Se sabe que la magnitud de la fuerza del campo eléctrico qE es igual a la magnitud de la gravedad mg, y cuando la bola pasa. punto M, la distancia entre la bola y el anillo. La fuerza de interacción es cero. Encuentre la energía cinética de la pelota cuando pasa por cuatro puntos A, B, C y D.

2. Como se muestra en la Figura 3-2-12, en el punto A en el lado derecho del campo eléctrico uniforme horizontal, hay una gota de aceite con masa m y carga -q que se mueve verticalmente hacia arriba a gran velocidad. v. Se sabe que cuando la gota de aceite pasa por el punto más alto B, la velocidad también es v. Encuentre: la magnitud de la intensidad del campo E y la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

Análisis: Bajo la acción de dos fuerzas constantes, la gravedad y la fuerza del campo eléctrico, la gota de aceite se mueve de A a B. Este movimiento puede verse como el movimiento combinado de un movimiento vertical hacia arriba y un movimiento lineal de aceleración uniforme con una velocidad inicial de cero en la dirección horizontal. Por lo tanto, puedes utilizar el conocimiento cinemático y el teorema de la energía cinética para resolver el problema.

3. Como se muestra en la Figura 3-2-26, en un campo eléctrico uniforme verticalmente hacia abajo, se hace que una bola cargada negativamente se deslice hacia abajo desde el punto A en la pista inclinada hacia el punto B. en la parte superior de una órbita circular con radio R no cae, ¿cuál es la altura mínima h del punto A en la órbita del plano inclinado? Haga que la pista sea suave y aislada, y la gravedad de la bola será mayor que la fuerza del campo eléctrico sobre ella.

V. Movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico alterno

Cuando se aplica voltaje alterno a dos placas metálicas paralelas, se puede obtener un campo eléctrico alterno entre las dos placas. Este tipo de campo eléctrico es uniforme en el espacio, es decir, al mismo tiempo, la magnitud y dirección de la intensidad del campo eléctrico en cada lugar son las mismas y cambia con el tiempo, es decir, la magnitud y dirección del campo eléctrico; La intensidad en el tiempo puede cambiar.

La clave para estudiar el movimiento de partículas cargadas en este campo eléctrico alterno es juzgar correctamente el movimiento de las partículas en función de las características del cambio del campo eléctrico y utilizando la segunda ley de Newton.

1. Como se muestra en la Figura 3-2-13, A y B son un par de placas metálicas paralelas. Entre las dos placas se aplica una tensión alterna u con período T. La fuerza electromotriz ψA de la placa A = 0, y la fuerza electromotriz ψB de la placa B cambia con el tiempo de la siguiente manera: dentro del tiempo 0 a T/2, ψB = U0 (constante positiva dentro del tiempo T/2 a T), ψB = -U0 ; Dentro del período de tiempo T~3T/2, ψB=U0; Dentro del período de tiempo 3T/2~2T. ψB=-U0..., hay un electrón que ingresa al área del campo eléctrico entre las dos placas desde el pequeño orificio de la placa A.

Supongamos que se pueden ignorar la velocidad inicial y la gravedad del electrón, entonces ( )

A. Si el electrón entra en el instante t=0, siempre se moverá hacia la placa B

B. Si un electrón entra en el tiempo t = T/8, a veces puede ir a la placa B, a veces a la placa A y finalmente golpear la placa B

C. Si un electrón entra en el tiempo t=3T/8, a veces puede ir a la placa B, a veces a la placa A y finalmente golpear la placa B

C. Si el electrón está en el momento de entrada t = 3T/8, a veces puede moverse hacia la placa B y finalmente golpear la placa B. A veces puede moverse hacia la placa B, a veces hacia la placa A y finalmente golpear la placa B. Si el electrón entra en el tiempo t=T/2, a veces puede moverse hacia la placa B y otras veces hacia la placa. Un movimiento.

Análisis: La clave es analizar la fuerza, aceleración y velocidad de partículas cargadas y determinar el movimiento en función de cambios en el desplazamiento. La discusión sobre el uso de la segunda ley de Newton y las fórmulas cinemáticas es más engorrosa, así que considere la aplicación de imágenes.

2. Como se muestra en la Figura 3-2-21, aplique el voltaje alterno como se muestra en la figura a las placas A y B del capacitor plano. Al principio, el potencial de la placa B es mayor. que el de la placa A. En este momento, los electrones que originalmente estaban estacionarios entre las dos placas comenzaron a moverse bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico. Suponga que la distancia entre las dos placas A y B es lo suficientemente grande, entonces es correcta. La siguiente declaración es [ ]

A. El electrón primero se mueve a la placa A, luego a la placa B y luego regresa a la placa A para realizar un movimiento periódico de ida y vuelta

B. Los electrones primero se mueven hacia la placa B, luego hacia la placa A y luego regresan a la placa B para realizar un movimiento periódico de ida y vuelta

3. Como se muestra en la Figura 3-2-27 (1), A y B representan dos placas metálicas paralelas con una distancia d en el vacío. Después de agregar un voltaje, el campo eléctrico entre ellas puede considerarse como un campo eléctrico uniforme, como se muestra en. Figura (2) Forma de onda de voltaje que se alterna periódicamente, la abscisa representa el tiempo t y la ordenada representa el voltaje U. A partir de t = 0, el voltaje es un valor dado U0. Después de un ciclo y medio, cambia repentinamente a -U0; después de otro medio ciclo, y de repente cambia a U0... y así sucesivamente periódicamente.

En t=0, agregue el voltaje alterno U anterior a las placas A y B, de modo que el potencial de la placa A sea mayor que el de la placa B al principio. En este momento, hay una velocidad inicial cercana. a la placa B. Un electrón cero (masa m, carga e) comienza a moverse bajo la acción del campo eléctrico. Para que los electrones que llegan a la placa A tengan la máxima energía cinética, ¿cuál es la frecuencia máxima del voltaje alterno que? no puede exceder?

4. Como se muestra en la Figura 3-2-28, la distancia entre dos placas metálicas paralelas de longitud l está conectada a una fuente de alimentación de CA (no se muestra en la figura) y hay un cuerpo con masa m y carga eléctrica Una partícula cargada negativamente q ingresa al campo eléctrico horizontalmente desde el centro de la placa con una velocidad inicial v0. Desde el momento en que entra, el voltaje aplicado entre las placas A y B cambia como se muestra en la figura. Para hacer que la partícula cargada abandone el campo eléctrico a una velocidad más rápida, la dirección es exactamente paralela a la placa de metal, Q.

(1) ¿Cuál es el rango del valor del voltaje de aceleración U0? (2) ¿Qué condiciones debe satisfacer el período de tensión alterna T?