坐标原点平移法处理带电粒子在交变电场中的运动问题

王 刚

(邯郸市教育科学研究所 河北 邯郸 056008)

张建锋

(邯郸市第一中学 河北 邯郸 056006)

坐标原点平移法处理带电粒子在交变电场中的运动问题

王 刚

(邯郸市教育科学研究所 河北 邯郸 056008)

张建锋

(邯郸市第一中学 河北 邯郸 056006)

利用物理图像以及坐标原点平移法来解决带电粒子在交变电场中的运动问题，使学生对复杂过程一目了然，缩短了解题时间，提高了得分率.

坐标原点平移 带电粒子 交变电场

图1 题图

(1)电子通过偏转电场的时间t0；

(2)若UCD的周期T=t0,则零时刻射入偏转电场的电子会打在荧光屏的什么位置；

(3)若UCD的周期T=2t0,何时射入偏转电场的电子打在荧光屏O点.

解析：(1)设电子在加速过程中获得的速度为v0,有

在偏转电场中运动，水平方向匀速运动，则

v0t0=l

由以上两式可得

(2)为方便理解，根据电压图像画出在竖直方向的速度-时间图像，如图2所示.则

图2 竖直方向的速度-时间图像

(3)此过程比较复杂，包括3个匀变速过程，学生不容易想清楚，运用物理方程解题时容易出错，于是在图2的基础上将坐标原点O平移至P点，如图3所示，设tPA=t,则tAB=t,tBC=t0-2t,根据面积相等，得

解得

图3 平移坐标原点

从图3我们也可以看出，电子在y方向上，tPA时间内做匀加速运动，tAB时间内做匀减速运动，B时刻y方向速度为零，tBC时间内反方向匀加速运动.

带电粒子在交变电场中的运动属于较难的问题，多个物理过程、多个物理量、多个物理方程导致学生在解答这类题目的时候出现很多问题，比如物理过程不清楚，物理方程丢三落四，以及解物理方程组存在的问题等等.本文利用物理图像以及坐标原点平移法来解决此类问题，使学生对复杂过程一目了然，缩短了解题时间，提高了得分率.

2016-09-09)