2018-2019學(xué)年高中物理課堂同步系列一每日一題帶電粒子在交變電場中的運動二含解析新人教版選修3-1

#/7帶電粒子在交變電場中的運動（二）高考頻度：★★★★☆高考頻度：★★★★☆難易程度：★★★★☆如圖甲，、是一對平行金屬板，在兩板間加有周期為的交變電壓，板電勢為0 0板電勢為0隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。現(xiàn)有一個電子從板的小孔進入兩板間的電場中，設(shè)電子的初速度和重力的影響均可忽略，則 W產(chǎn)I 1rq口rhT3Ti2~~52F7■ r ■ ） ■白一F 旺……J——甲 乙、若電子是在時刻進入的，它將一直向板運動B若電子是在 時刻進入的，它可能時而向板運動，時而向板運動，最后打在板上c若電子是在 時刻進入的，它可能時而向板運動，時而向板運動，最后打在板上D若電子是在 時刻進入的，它可能時而向板運動，時而向板運動【參考答案】【試題解析】若電子在 時刻進入的，在一個周期內(nèi)，前半個周期受到的電場力向上，向上做加速運動，后半個周期受到的電場力向下，繼續(xù)向上做減速運動，時刻速度為零，接著周而復(fù)始，所以電子一直向板運動，一定會到達板，故正確；若電子是在￡時刻進入的，在一個周期內(nèi)：在［~*，電子受到的電場力向上，向上做加速運動，在萬~丁內(nèi)，受到的電場力向下，繼續(xù)向上做減速運動，9T………，、一…,一一，一一一一….時刻速度為零，接著繼續(xù)向板運動，周而復(fù)始，所以電子時而向板運動，時而向板運動，最后打在板上，故正確；若電子是在工=￥時刻進入的，與

在￡二石時刻進入時的情況相似，在運動一個周期的時間內(nèi)，時而向板運動，時而向板運動，總的位移向左，最后穿過板，故錯誤；若電子是在￡=：時刻進入的，在一個周期內(nèi)：在^~丁，電子受到的電場力向左，向左做加速運動，在丁~等內(nèi)，受到的電場力向右，繼續(xù)向左做減速運動，W丁~等內(nèi)，受到的電場力向右，繼續(xù)向左做減速運動，W時刻速度為零，接著周而復(fù)始，所以電子一直向板運動，一定不會到達板，故錯誤?！局R補給】解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法（1）注重全面分析（分析受力特點和運動規(guī)律），抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。（2）分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系。（3）此類題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運動（一般用牛頓運動定律求解），二是粒子做往返運動（一般分段研究），三是粒子做偏轉(zhuǎn)運動（一般根據(jù)交變電場的特點分段研究）。（4）對于帶電粒子在交變電場中的運動問題，由于不同時間內(nèi)場強不同，使得帶電粒子所受的電場力不同，造成帶電粒子的運動情況發(fā)生變化。解決這類問題，要分段進行分析，根據(jù)題意找出滿足題目要求的條件，從而分析求解。卷一對平行金屬板長為，兩板間距為，質(zhì)量為，電荷量為的電子從平行板左側(cè)以速度沿兩板的中線不斷進入平行板之間，兩板間所加交變電壓如圖所示，交變電壓的周期丁=專，已知所有電子都能穿過平行板，且最大偏距的粒子剛好從極板的邊緣飛出,不計重力作用，則．所有電子都從右側(cè)的同一點離開電場.所有電子離開電場時速度都是0=0時刻進入電場的電子，離開電場時動能最大T_川、 衣D=.時刻進入電場的電子，在兩板間運動時最大側(cè)位移為正￡（2018?北京師大附中高一期中）如圖所示為范圍足夠大的勻強電場的電場強度隨時間周期性變化的圖象。當(dāng)=0時，在電場中由靜止釋放一個帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場力作用，則下列說法中正確的是A帶電粒子將始終向同一個方向運動2末帶電粒子回到原出發(fā)點C帶電粒子在0 內(nèi)的初、末位置間的電勢差為零02內(nèi)，電場力對帶電粒子所做的總功為零期（2018?浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校高三選考聯(lián)考）現(xiàn)有兩極板（）、（一），板長80板間距20c在兩板間加一周期性的直流電壓，如圖所示?，F(xiàn)有一粒子（正電，-=10m）0時刻從上極板左側(cè)邊緣水平射入兩極板間，=2X10 /重力不計，則正確的是■V

．粒子的運動軌跡為拋物線.經(jīng)△=0.8X10s粒子速度為0.8X10．粒子能從兩板間射出fczl.若粒子要從兩板間射出，兩板間距至少為10次。fczl如圖所示，在豎直向下的勻強電場中有一絕緣的光滑軌道，一個帶負電的小球從斜軌上的點由靜止釋放，沿軌道滑下，已知小球的質(zhì)量為，電荷量為-,勻強電場的場強大小為，斜軌道的傾角為a，圓軌道半徑為，小球的重力大于受到的電場力。(1)求小球沿軌道滑下的加速度的大??；(2)若使小球通過圓軌道頂端的點，求點距水平地面的高度1至少為多大；()若小球從斜軌道2=處由靜止釋放。假設(shè)其能通過點，求在此過程中小球機械能的改變量。三匕！(2018?陜西省西安市長安區(qū)第一中學(xué)高一期末)如圖甲所示，空間存在水平方向的大小不變、方向周期性變化的電場，其變化規(guī)律如圖乙所示(取水平向右為正方向)。一個質(zhì)量為、電荷量為的粒子(重力不計)，開始處于圖中的點。在=0時刻將該粒子由靜止釋放，經(jīng)過時間°，剛好運動到點，且瞬時速度為零。已知電場強度大小為°。試求：~A甲(1)電場變化的周期應(yīng)滿足的條件；(2)a之間的距離；()若在=王時刻釋放該粒子，則經(jīng)過時間0粒子的位移為多大?【參考答案】爭BD電子迸入電通店做美牛拋運劫，不同甘捌透人皂酒的電子晝豆方向分速度園象如明，根據(jù)圖彖的:第叔"大小等于位移可知，各個電子在受更金向的位移不全加同，款所有電子從古恒的高開電遢的性更不全相同：故A錯誤：由圖看出，所有電子高.開電場時豎吏方向分送發(fā)n=口，速度都等于w,故B正磷：由主分析可知，電子惠開電運時的遑度都相同：勁靠削避同，故C盤諼；E=j時刻透入電物的電子，^t=--時期世但移最大，最大例位移為Tg=2h三0上了二二-二一①，在工=。時刻進入電場的起子鈍住移最大為%則有：*=4”以!二缸要立①②修：）四二-；故口正碣「編帶電粒子在前 處于勻加速，在第二秒內(nèi)先做勻減速后反向加速，所以不是始終向一方向運動，故錯誤；帶電粒子在前 處于勻加速，在第二秒內(nèi)由于加速度大小是之前的倍，方向與之前相反，因此用去 先做勻減速接著 反向加速。所以末帶電粒子不在出發(fā)點，故錯誤；帶電粒子在 內(nèi)的初、末位置間的電場力做功為零，電勢能變化為零，則電勢差為零，故正確； 內(nèi)，電場力的總沖量等于粒子的運量變化，由于電場強度大小不一，所以 末速度不為零，因此總沖量不為零。粒子在內(nèi)沒有回到出發(fā)點，所以電場力的總功不為零，故錯誤?！军c睛】本題關(guān)鍵之處是電場強度大小不一，導(dǎo)致加速度不一，所以失去對稱性．若電場強度大小相同，則帶電粒子一直同一個方向運動。

萄D羥子的運動是為變造為映運動彩勻變退變?nèi)⑦\動的組合，合子的運動孰避不為熱朝線，改選項A緒：粒子的加遑度。=二-=-M-0°m;屋=10一m/s2:經(jīng)&=口.3乂103s,粒子速度為vmd0.2L- L帶人數(shù)招版褥y=4j29xio,皿1"故選項B結(jié)；舌般子能射出：則：￡=一=4對『冷所以燮吏住移,K，+（叫%十7K，+（叫%十7的*+（2以耳/11=54二=5工1。?h[1()T[m=0.5m,被問距？0on,所以粒子不能從兩板間射出，向下錯；由rf=iSX^X1^+Sx(lxlWfx(lxl(Tt)+得^x(2xlW『x(lxlW)得血jm正確?！久麕燑c睛】此題關(guān)鍵是要搞清粒子在兩個方向上的運動特點：水平方向是勻速運動，豎直方向先加速后勻速，再加速后勻速，聯(lián)系運動的合成知識進行解答.韓（）——fsrn“（）R（）機械能減少量為（）由牛頓第二定律有（—）n得0ng一的口口m（）球恰能過點有：-E9①Jt由動能定理知，從點到點的過程中有（一）（—）— -0②2由①②解得^i=-；-R（3）固室.瀚力傲員功:導(dǎo)致機械能城少，老等能短加，期燧和量^E=qE俄-?五）=建（5R-2R>=%甌由能量守恒定律殍機楨能減少：昱嬴少量為3qER箝CL）包⑵三三冬臼3.蛆宜^ 4田w 1?加門】經(jīng)過時間白，瞬時遑度為窣，故