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2019高考物理一轮复习第七章静电场微专题57带电粒子在交变电场中的运动加练半小时粤教版20190125134.docx

1、1微专题 57 带电粒子在交变电场中的运动方法点拨 (1)在交变电场中做直线运动时,一般是几段变速运动组合可画出 v t 图像,分析速度、位移变化(2)在交变电场中的偏转若是几段类平抛运动的组合,可分解后画出沿电场方向分运动的 v t 图像,分析速度变化,或是分析偏转位移与偏转电压的关系式1(2018湖北黄冈模拟)一匀强电场的电场强度 E 随时间 t 变化的图像如图 1 所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子于 t0 时刻由静止释放,若带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是( )图 1A带电粒子只向一个方向运动B02s 内,电场力做功等于 0C4s 末带电粒子回到原出发点D2.54s 内,

2、电场力做功等于 02(多选)(2017山东青岛二中模拟)如图 2 甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大当两板间加上如图乙所示的交变电压后,下图中,反映电子速度 v、位移 x 和加速度 a 三个物理量随时间 t 的变化规律可能正确的是( )图 23(多选)(2017四川宜宾二诊)如图 3 甲所示,真空中水平放置两块长度为 2d 的平行金属板 P、 Q,两板间距为 d,两板间加上如图乙所示最大值为 U0的周期性变化的电压在两板2左侧紧靠 P 板处有一粒子源 A,自 t0 时刻开始连续释放初速度大小为 v0,方向平行于金属板的相同带电粒子. t0 时刻释放的粒子恰好从

3、 Q 板右侧边缘离开电场已知电场变化周期 T ,粒子质量为 m,不计粒子重力及相互间的作用力则( )2dv0图 3A在 t0 时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为 v0B粒子的电荷量为mv022U0C在 t T 时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了 mv18 18 02D在 t T 时刻进入的粒子刚好从 P 板右侧边缘离开电场144(多选)(2018河北邢台质检)如图 4 甲所示,两平行金属板 A、 B 放在真空中,间距为d, P 点在 A、 B 板间, A 板接地, B 板的电势 随时间 t 变化情况如图乙所示 t0 时,在P 点由静止释放一质量为 m、电荷量为 e 的电子,当 t2 T 时

4、,电子回到 P 点电子运动中没与极板相碰,不计重力则( )图 4A 1 212B 1 213C在 02 T 内,当 t T 时电子的动能最大D在 02 T 内,电子的电势能减小了2e2T2 12md25(多选)如图 5 甲所示,一平行板电容器极板长 l10cm,宽 a8cm,两极板间距为d4cm,距极板右端 处有一竖直放置的荧光屏在平行板电容器左侧有一长 b8cm 的“狭l2缝”粒子源,可沿着两板中心平面,均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为21010C/kg,速度为 4106 m/s 的带电粒子现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电,已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周

5、期下面说法正确的是3( )图 5A粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为 6.25cmB粒子打在屏上的区域面积为 64cm2C在 00.02s 内,进入电容器内的粒子有 64%能够打在屏上D在 00.02s 内,屏上出现亮线的时间为 0.0128s6(2017辽宁沈阳质检)如图 6 中 a 所示的 xOy 平面处于匀强电场中,电场方向与 x 轴平行,电场强度 E 随时间 t 变化的周期为 T,变化图线如图 b 所示, E 为 E0时电场强度的方向沿 x 轴正方向有一带正电的粒子 P,在某一时刻 t0以某一速度 v 沿 y 轴正方向自坐标原点 O 射入电场,粒子 P 经过时间 T 到达的点记

6、为 A(A 点在图中未画出)若 t00,则 OA 连线与 y 轴正方向夹角为 45,不计粒子重力图 6(1)求粒子的比荷;(2)若 t0 ,求 A 点的坐标;T4(3)若 t0 ,求粒子到达 A 点时的速度T84答案精析1D画出带电粒子速度 v 随时间 t 变化的图像如图所示, v t 图线与时间轴所围“面积”表示位移,可见带电粒子不是只向一个方向运动,4 s 末带电粒子不能回到原出发点,A、C 错误;2 s 末速度不为 0,可见 02 s 内电场力做功不等于 0,B 错误;2.5 s 和 4 s 末,速度的大、小方向都相同,2.54 s 内电场力做功等于 0,所以 D 正确2AD 在平行金属

7、板之间加上如题图乙所示的交变电压时,因为电子在平行金属板间所受的电场力 F ,所以电子所受的电场力大小不变由牛顿第二定律 F ma 可知,电子在U0ed第一个 内向 B 板做匀加速直线运动;在第二个 内向 B 板做匀减速直线运动,在第三个 内T4 T4 T4反向做匀加速直线运动,在第四个 内向 A 板做匀减速直线运动,所以 a t 图像如选项图 DT4所示, v t 图像如选项图 A 所示;又因匀变速直线运动位移 x v0t at2,所以 x t 图像12应是曲线,故选项 A、D 正确,B、C 错误3AD 4.BD5BCD 设粒子恰好从极板边缘射出时极板两端的电压为 U0,水平方向 l v0t

8、,竖直方向 a0t2,又 a0 ,解得 U0 128V,即当 U128V 时粒子打到极板上,当d2 12 qU0md md2v02ql2U128V 时粒子打到荧光屏上,设打到荧光屏上的粒子在竖直方向上偏转的最大位移为 y,由几何关系和类平抛运动规律得 ,解得 y d4cm,选项 A 错误;由对称性知,粒l2 l2l2 yy d2子打到荧光屏上的区域总长度为 2d,则粒子打到荧光屏上的区域面积为 S2 da64cm 2,选项 B 正确;在前 T,粒子打到荧光屏上的时间 t0 0.005s0.0032s,又由对称性知,14 128200在一个周期内,粒子打在荧光屏上的总时间 t4 t00.0128

9、s,选项 D 正确;因为这些粒子均匀、连续地进入电场,设一个周期内进入电容器内的粒子能够打在荧光屏上的比例为5 ,此时电容器两端的电压 U128V,则 100%64%,选项 C 正确1282006见解析解析 (1)粒子在 t00 时刻射入电场,粒子沿 y 轴方向的分运动为匀速运动,位移大小为:y vT粒子沿 x 轴方向在 0 内做初速度为零的匀加速运动,T2位移为 x1,末速度为 v1,则: x1 a( )2, v1 a12 T2 T2粒子沿 x 轴方向在 T 内做匀减速运动,位移为 x2,由题意知两段运动的加速度大小相等,T2则:x2 v1( ) a( )2T2 12 T2粒子沿 x 轴方向

10、的总位移为 x,则:x x1 x2粒子只受到电场力作用,由牛顿第二定律得:qE0 may x联立各式解得: qm 4vE0T(2)粒子在 t0 时刻射入电场,粒子沿 y 轴方向的分运动为匀速运动,位移大小为:T4y vT粒子沿 x 轴方向在 内做初速度为零的匀加速运动,T4 T2位移为 x3,末速度为 v2,则:x3 a( )212 T4v2 aT4粒子沿 x 轴方向在 T 内做匀变速运动,T2位移为 x4,末速度为 v3,则:x4 v2( ) a( )2T2 12 T2v3 v2 aT26粒子沿 x 轴方向在 T 内做匀变速运动,位移为 x5,则:5T4x5 v3( ) a( )2T4 12 T4粒子沿 x 轴的总位移为 x,则:x x3 x4 x5联立各式解得: x0则 A 点的坐标为(0, vT)(3)粒子在 t0 时刻射入电场,粒子沿 y 轴方向的分运动为匀速运动,速度不变;沿 x 轴T8方向在 内做初速度为零的匀加速运动,末速度为 v4,则: v4 aT8 T2 3T8粒子沿 x 轴方向在 T 内做匀变速运动,末速度为 v5,则:T2v5 v4 aT2粒子沿 x 轴方向在 T 内做匀变速运动,末速度为 v6,则:9T8v6 v5 aT8联立各式解得: v60则:粒子通过 A 点的速度为 v

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