2019年高考物理总复习 6-6专题 带电粒子在交变电场中的应用训练试题 新人教版.doc

2019年高考物理总复习 6-6专题 带电粒子在交变电场中的应用训练试题 新人教版1(多选)带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动则下列说法中正确的是()A微粒在01 s内的加速度与12 s内的加速度相同B微粒将沿着一条直线运动C微粒做往复运动D微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同解析带电粒子在电场中受到的电场力大小相等，方向相反，故加速度大小相等，方向相反，带电粒子先加速后减速，沿着一条直线运动，故选项B、D正确答案BD2(单选)粗糙绝缘的水平地面上，有两块竖直平行相对而立的金属板A、B.板间地面上静止着带正电的物块，如图甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到t1时刻物块才开始运动(最大静摩擦力滑与动摩擦力可认为相等)，则()A在0t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向右B在t1t3时间内，物块受到的摩擦力，先逐渐增大，后逐渐减小Ct3时刻物块的速度最大Dt4时刻物块的速度最大解析在0t1时间内，电场力小于最大静摩擦力，物体静止，静摩擦力等于电场力qEq，电压增大摩擦力增大，但是，正电荷所受电场力与电场同向向右，所以摩擦力方向水平向左，选项A错误；在t1t3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物体一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即重力不，变所以摩擦力不变，选项B错误；t3到t4阶段，电场力小于摩擦力，但物体仍在运动为减速运动所以t3时刻速度最大，选项C正确，选项D错误答案C3(多选)如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧一个质量为m、电荷量为q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是()A小球一定能从B点离开轨道B小球在AC部分可能做匀速圆周运动C若小球能从B点离开，上升的高度一定小于HD小球到达C点的速度可能为零解析本题考查学生对复合场问题、功能关系、圆周运动等知识综合运用分析的能力若电场力大于重力，则小球有可能不从B点离开轨道，A项错若电场力等于重力，物体做匀速圆周运动，B项正确因电场力做负功，有机械能损失，上升的高度一定小于H，C项正确由圆周运动知识，可知若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，D项错答案BC4(单选) 位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图所示，ab、cd分别是正方形两条边的中垂线，O点为中垂线的交点，P、Q分别为cd、ab上的点则下列说法正确的是()AP、Q两点的电势关系为POBP、Q两点电场强度的大小关系为EPEQ，选项A、B均错；P、Q等势，所以把负电荷从P沿图中曲线移到Q电场力做功为零，D项错；由对称性可知，EO0，因此C项正确答案C5如下图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m0.2 kg、带电荷量为q2.0106C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数0.1.从t0时刻开始，空间上加一个如图乙所示的电场(取水平向右的方向为正方向，g取10 m/s2)求：(1)4秒内小物块的位移大小；(2)4秒内电场力对小物块所做的功解析(1)02 s内小物块加速度a12 m/s2位移x1a1t4 m2 s末的速度为v2a1t14 m/s24 s内小物块加速度a22 m/s2位移x2v2t2a2t4 m4秒内的位移xx1x28 m(2)v4v2a2t20，即4 s末小物块处于静止状态设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理，有Wmgx0解得W1.6 J答案(1)8 m(2)1.6 J6(xx潍坊联考)如下图甲所示，在xOy坐标系中，两平行金属板如图放置，OD与x轴重合，板的左端与原点O重合，板长L2 m，板间距离d1 m，紧靠极板右侧有一荧光屏，两金属板间电压UAO变化规律如图乙所示，变化周期为T2103 s，U0103 V，t0时刻一带正电的粒子从左上角A点，平行于AB边以v01 000 m/s的速度射入板间，粒子电荷量q1105 C，质量m1107 kg.不计粒子所受重力求：(1)粒子在板间运动的时间；(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标；(3)粒子打到屏上的动能解析(1)粒子在板间沿x轴方向做匀速运动，设运动时间为t，则Lv0tt2103 s(2)设粒子在板间偏转量最大为y1，则y1a()2(a)ma解得y10.15 m则纵坐标y0.85 m(3)由动能定理，得qy2Ekmvy2a()2解得Ek5.05102 J答案(1)2103 s(2)0.85 m(3)5.05102 J7如下图甲所示的平行板电容器，板间距为d，两板所加电压随时间变化图线如图乙所示，t0时刻，质量为m、带电荷量为q的粒子以平行于极板的速度v0射入电容器，t3T时刻恰好从下极板边缘射出电容器，带电粒子的重力不计求：(1)平行板电容器板长L；(2)粒子射出电容器时偏转的角度；(3)粒子射出电容器时竖直偏转的位移y.解析(1)粒子水平方向做匀速运动，有Lv03T3v0T(2)粒子竖直方向先做T时间的匀加速，然后做T时间的匀速，再做T时间的匀加速，有a，vy2Ttan，故arctan(3)竖直方向一共加速运动了2T时间，匀速运动了T时间，则y(2T)2TTT2答案(1)3v0T(2)arctan(3)T28(xx江苏)制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示加在极板A、B间的电压 UAB作周期性变化，其正向电压为 U0，反向电压为kU0(k1)，电压变化的周期为2，如图乙所示在t0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用(1)若k，电子在02时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；(2)若电子在0200时间内未碰到极板B，求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系；(3)若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值解析(1)电子在0时间内做匀加速运动加速度的大小a1位移x1a12在2时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动，加速度的大小a2初速度的大小v1a1匀减速运动阶段的位移x2依据题意dx1x2，解得d(2)在2n(2n1)，(n0,1,2，99)时间内速度增量v1a1在(2n1)2(n1)，(n0,1,2，99)时间内加速度的大小a2速度增加v2a2(a)当0t2n时电子的运动速度vnv1nv2a1(t2n)解得vt(k1)n，(n0,1,2，99)(b)当0t(2n1)(2)见解析(3)9(2011浙江)如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连质量为m、电荷量为q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集通过调整两板间距d可以改变收集效率.当dd0时，为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集)不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用(1)求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm；(2)求收集效率与两板间距d的函数关系解析(1)收集效率为81%，即离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为U，则在水平方向，有Lv0t在竖直方向，有0.81d0at2其中a当减小两板间距时，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率收集效率恰好为100%时，两板间距即为dm.如果进一步减小d，收获效率仍为100%.因此，在水平方向，有Lv0t在竖直方向，有dmat2其中a联立各式，可得dm0.9d0(2)通过前面的求解可知，当d0.9d0时，收集效率均为100%当d0.9d0时，设距下板x处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有x()2根据题意，收集效率为联立及式，可得0.81()210示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形它的工作原理等效成下列情况：如图甲所示，真空室中电极K发出电子(初速度不计)，经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中，板长为L，相距为d.在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B板的电势高于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀在每个电子通过极板的极短时间内，电场视作恒定的在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交当第一个电子到达坐标原点O时，使屏以速度v沿x方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做同样的匀速运动(已知电子的质量为m，带电量为e，不计电子重力)求：(1)电子进入A、B板间时的初速度；(2)要使所有的电子都能打到荧光屏上，图乙中电压的最大值U0需要满足什么条件？(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的峰值和长度，并在如图(丙)所示的xOy坐标系中画出这个波形解析(1)电子在加速电场中运动，由动能定理，有eU1mvv1(2)因为每个电子在板A、B间运动时，电场均匀、恒定，故电子在板A、B间做类平抛运动，在两板之外做匀速直线运动打在屏上在板A、B间沿水平方向运动时，有Lv1t竖直方向，有yat2，且a联立解得y只要偏转电压最大时的电子能飞出极板打在屏上，则所有电子都能打在屏上，即ym所以U0(3)要保持一个完整波形，需每隔周期T回到初始位置设某个电子运动轨迹如图所示，有tan又知y联立解得L由相似三角形的性质，得则y峰值为ym，且x1vT.波形如下图答案(1)(2)U0(3)T最大峰值，波长vT波形图如上图