2019高考物理一轮复习 第七章 静电场 第57讲 带电粒子在交变电场中的运动加练半小时 教科版.docx

第57讲 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vt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vt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，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()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C在tT时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了mvD在tT时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场4(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t2T时，电子回到P点电子运动中没与极板相碰，不计重力则()图4A1212B1213C在02T内，当tT时电子的动能最大D在02T内，电子的电势能减小了5(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期下面说法正确的是()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；(3)若t0，求粒子到达A点时的速度答案精析1D画出带电粒子速度v随时间t变化的图像如图所示，vt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Fma可知，电子在第一个内向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at图像如选项图D所示，vt图像如选项图A所示；又因匀变速直线运动位移xv0tat2，所以xt图像应是曲线，故选项A、D正确，B、C错误3AD4.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lv0t，竖直方向a0t2，又a0，解得U0128V，即当U128V时粒子打到极板上，当U128V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yd4cm，选项A错误；由对称性知，粒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S2da64cm2，选项B正确；在前T，粒子打到荧光屏上的时间t00.005s0.0032s，又由对称性知，在一个周期内，粒子打在荧光屏上的总时间t4t00.0128s，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，此时电容器两端的电压U128V，则100%64%，选项C正确6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：yvT粒子沿x轴方向在0内做初速度为零的匀加速运动，位移为x1，末速度为v1，则：x1a()2，v1a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，则：x2v1()a()2粒子沿x轴方向的总位移为x，则：xx1x2粒子只受到电场力作用，由牛顿第二定律得：qE0mayx联立各式解得：(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：yvT粒子沿x轴方向在内做初速度为零的匀加速运动，位移为x3，末速度为v2，则：x3a()2v2a粒子沿x轴方向在T内做匀变速运动，位移为x4，末速度为v3，则：x4v2()a()2v3v2a粒子沿x轴方向在T内做匀变速运动，位移为x5，则：x5v3()a()2粒子沿x轴的总位移为x，则：xx3x4x5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轴方向在内做初速度为零的匀加速运动，末速度为v4，则：v4a粒子沿x轴方向在T内做匀变速运动，末速度为v5，则：v5v4a粒子沿x轴方向在T内做匀变速运动，末速度为v6，则：v6v5a联立各式解得：v60则：粒子通过A点的速度为v