《高考物理一轮复习第七章微专题50带电粒子在交变电场中的运动.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习第七章微专题50带电粒子在交变电场中的运动.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 带电粒子在交变电场中的运动 1考点及要求： (1) 带电粒子在匀强电场中的运动( ) ； (2) 匀强电场中电势差与电场强度的 关系( ).2. 方法与技巧：(1) 由UEd，FqEma可知， 可把Ut图像转化为at图像 分析粒子的运动；(2) 可分析清楚粒子一个周期内的运动特点 1( 多选 ) 如图 1 甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所 示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直 电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为Ek0. 已知t0 时刻射入电场的 粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场则(
2、) 图 1 A所有粒子都不会打到两极板上 B所有粒子最终都垂直电场方向射出电场 C运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过2Ek0 D只有tnT 2( n 0,1,2 ，) 时刻射入电场的粒子才能垂直电场方向射出电场 2( 多选 ) 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，在图中，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 2 3如图 3 所示，A、B两导体板平行放置，在t0 时将电子从A板附近由静止释放( 电子的 重力忽略不计) 分别在A、B两板间加四种电压，它们的UABt
3、图线如下列选项所示其中 可能使电子到不了B板的是 ( ) 2 图 3 4如图 4 甲所示， 空间存在水平方向的大小不变、方向周期性变化的电场，其变化规律如图 乙所示 ( 取水平向右为正方向) 一个质量为m、电荷量为q的粒子 ( 重力不计 ) ，开始处于图 中的A点在t0 时刻将该粒子由静止释放，经过时间t0，刚好运动到B点，且瞬时速度 为零已知电场强度大小为E0. 试求： 图 4 (1) 电场变化的周期T应满足的条件； (2)A、B之间的距离； (3) 若在t T 6时刻释放该粒子，则经过时间 t0粒子的位移为多大？ 3 答案解析 1ABC 带电粒子在垂直于电场方向上做匀速直线运动，在沿电场方
4、向上，做加速度大小不 变、方向周期性变化的变速直线运动由t0 时刻进入电场的粒子运动情况可知，粒子在平 行板间运动时间为交变电流周期的整数倍在 0 T 2时间内带电粒子运动的加速度 a E0q m ，由 匀变速直线运动规律得vyat E0q m t，同理可分析 T 2T 时间内的运动情况，所以带电粒子在 沿电场方向的速度v与Et图线所围面积成正比( 时间轴下方的面积取负值) 而经过整数个 周期，E0t图像与坐标轴所围面积始终为零，故带电粒子离开电场时沿电场方向的速度总 为零， B正确， D错误；带电粒子在t0 时刻射入时，侧向位移最大，故其他粒子均不可能 打到极板上， A正确；当粒子在t0 时
5、刻射入且经过T离开电场时， 粒子在t T 2时达到最大 速度，此时两分位移之比为12，即v0t2 1 2at 2，可得 vyv0，故粒子的最大速度为v2 v0，因此最大动能为初动能的2 倍， C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 U0e d ，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 T 4内向 B板做匀加速直线运动；在第二个 T 4内向 B板做匀减速直线运动，在第三个 T 4内反向 做匀加速直线运动，在第四个 T 4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
6、因匀变速直线运动位移xv0t 1 2at 2，所以 xt图像应是曲 线故选项A、D正确， B、C错误 3B 加 A图电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动；加B图电压，电子开始向B 板做匀加速直线运动，再做加速度大小相同的匀减速直线运动，速度减为零后做反向匀加速 直线运动及匀减速直线运动，由对称性可知，电子将做周期性往复运动，所以电子有可能到 不了B板；加 C图电压，电子先匀加速，再匀减速到静止，完成一个周期，所以电子一直向 B板运动，即电子一定能到达B板；加 D 图电压，电子的运动与C图情形相同，只是加速度 变化，所以电子也一直向B板运动，即电子一定能到达B板，综上所述可知选项B正确 4(1)T t0 n (n为正整数 ) (2) E0qt 2 0 4mn (3) E0qt 2 0 12mn 解析(1) 根据粒子的初状态和受力特点可知，粒子运动的vt图像如图所示可见，当t0 nT时，粒子的速度刚好为零，故有Tt 0 n (n为正整数 ) (2) 由(1) 图可知，A、B之间的距离x 1 2a( T 2) 22 n 1 4n qE0 m (t 0 n ) 2E0qt 2 0 4mn. 4 (3) 若在t T 6时刻释放该粒子，其 vt图像如图所示，此时t0时间内粒子的位移xn 1 2 a(2 T 6) 221 2a( T 6) 22 E 0qt 2 0 12mn .