運動時間的計算論文:帶電粒子在電場中運動時間的計算_第1頁
運動時間的計算論文:帶電粒子在電場中運動時間的計算_第2頁
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1、論文發表專家一中國學木論文網'HPFwww,59168,net運動時間的計算論文:帶電粒子在電場中運動時間的計算帶電粒子在電場中的運動可分為在勻強電場中和非勻強電場中的運動,無論是哪種情況,從運動軌跡角度看,帶電粒子在電場中的運動一般有直線運動和曲線運動兩種,帶電粒子在電場中的運動時間的計算,這里只分析下列兩類來計算:一、帶電粒子在勻強電場中運動,若僅在電場力作用下,粒子作勻變速直線運動,則所用時間可按勻變速直線運動的規律求解;若只受電場力作用,粒子作類平拋運動,所用時間也可按相應規律求解。這類情況下的有關計算在此不做具體說明。二、帶電粒子在非勻強電場中運動,若場強e的大小與位置x成正

2、比,則粒子的運動比較復雜,但在x方向上的分運動為簡諧運動或簡諧運動的一部分,在x方向上的分運動的時間可用簡諧運動的規律求解。下面舉例詳細說明第二類情況的計算:【例】:如圖1所示,在Ovxwi的區間有電場強度大小為e=cx,方向向右的非勻強電場,在-I<xv0區間有場強大小同右,方向向左的非勻強電場。求:1.有一電子在x=l處以vO垂直于x軸射出,問水平方向分運動的周期為多少?2.若在x=d,OvdvI處電子以vO水平向左運動,則從論文發表專素一中國學木論文網vww.59168,netx=d到x=-d用時間為多少?【解析】:因為水平方向電子受力f=-ee=-ecx=-kx,k=ec,故電子

3、在水平方向的分運動是簡諧運動,1.根據簡諧運動的周期公式得t=2n=2n2.因為電子在水平方向上有初速度,所以其運動只是簡諧運動的一部分,如圖2用參考圓法來分析,以a為半徑v=a3t=由得3=又因為a=3t=n-2由得t=()【例題】如圖3,在x>0的空間各點,存在沿x軸正方向的電場,其中在x<d的區域中,電場是非勻強電場,場強e的大小隨x增大,即e=bx,b>0,為已知常量;在x>d的區域中,電場是勻強的,場強為e=bd。在xv0的空間各點,電場的分布與x>0的空間中分布對稱,只是場強的方向都沿x軸負方向。一電子,其電荷為-e,質量為m,在x=處以沿y軸正方向的

4、初速度v0開始運動,如圖3所示,求中國學木論文網vww.59168,net1.電子的x方向分運動的周期2.電子運動的軌跡與y軸的各個交點中,任意兩個相鄰交點間的距離。思路點撥電子在x方向上,在丨x|>d的范圍內做勻變速運動,在丨x|<d的范圍內是簡諧運動的一部分。【解】1.如圖4所示,先研究電子在x方向上的分運動。電子沿x方向運動的初速度為零,在電場力作用下開始向負x方向做加速運動。在d<x<區間,電子受到沿負x方向的力,大小為f=ebd電子的加速度大小為a1=設電子由到d處需時間t1,則有-d=得t1=電子到x=d處時,其x方向分速度的大小為v1=a1t仁在-d<x<d區間,電子受力f=-ee=-ebx=-kx其中k=eb.在此區間內電子的x方向分運動是簡諧運動的一部分,運動的角速度為因此,就x方向上的分運動而言,在此區間內電子的運動平衡位置在x=0處,周期為t=,振

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