坐標(biāo)原點(diǎn)平移法處理帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題

王 剛

(邯鄲市教育科學(xué)研究所 河北 邯鄲 056008)

張建鋒

(邯鄲市第一中學(xué) 河北 邯鄲 056006)

坐標(biāo)原點(diǎn)平移法處理帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題

王 剛

(邯鄲市教育科學(xué)研究所 河北 邯鄲 056008)

張建鋒

(邯鄲市第一中學(xué) 河北 邯鄲 056006)

利用物理圖像以及坐標(biāo)原點(diǎn)平移法來解決帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，使學(xué)生對(duì)復(fù)雜過程一目了然，縮短了解題時(shí)間，提高了得分率.

坐標(biāo)原點(diǎn)平移 帶電粒子 交變電場(chǎng)

圖1 題圖

(1)電子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間t0；

(2)若UCD的周期T=t0,則零時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子會(huì)打在熒光屏的什么位置；

(3)若UCD的周期T=2t0,何時(shí)射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子打在熒光屏O點(diǎn).

解析：(1)設(shè)電子在加速過程中獲得的速度為v0,有

在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，則

v0t0=l

由以上兩式可得

(2)為方便理解，根據(jù)電壓圖像畫出在豎直方向的速度-時(shí)間圖像，如圖2所示.則

圖2 豎直方向的速度-時(shí)間圖像

(3)此過程比較復(fù)雜，包括3個(gè)勻變速過程，學(xué)生不容易想清楚，運(yùn)用物理方程解題時(shí)容易出錯(cuò)，于是在圖2的基礎(chǔ)上將坐標(biāo)原點(diǎn)O平移至P點(diǎn)，如圖3所示，設(shè)tPA=t,則tAB=t,tBC=t0-2t,根據(jù)面積相等，得

解得

圖3 平移坐標(biāo)原點(diǎn)

從圖3我們也可以看出，電子在y方向上，tPA時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，tAB時(shí)間內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)，B時(shí)刻y方向速度為零，tBC時(shí)間內(nèi)反方向勻加速運(yùn)動(dòng).

帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)屬于較難的問題，多個(gè)物理過程、多個(gè)物理量、多個(gè)物理方程導(dǎo)致學(xué)生在解答這類題目的時(shí)候出現(xiàn)很多問題，比如物理過程不清楚，物理方程丟三落四，以及解物理方程組存在的問題等等.本文利用物理圖像以及坐標(biāo)原點(diǎn)平移法來解決此類問題，使學(xué)生對(duì)復(fù)雜過程一目了然，縮短了解題時(shí)間，提高了得分率.

2016-09-09)