2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題7.22 交變電場(chǎng)問題千題精練.doc

專題7.22 交變電場(chǎng)問題一選擇題1. (2018山西四校聯(lián)考)如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長(zhǎng)和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，在t0時(shí)刻，一不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，粒子射入電場(chǎng)時(shí)的速度為v0，tT時(shí)刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場(chǎng)。則()A該粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定是沿垂直電場(chǎng)方向的B在t時(shí)刻，該粒子的速度大小為2v0C若該粒子在時(shí)刻以速度v0進(jìn)入電場(chǎng)，則粒子會(huì)打在板上D若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，則該粒子仍在tT時(shí)刻射出電場(chǎng)【參考答案】A【名師解析】由題設(shè)條件可知，粒子在0做類平拋運(yùn)動(dòng)，在T做類斜拋運(yùn)動(dòng)，因粒子在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力大小相等，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定是沿垂直電場(chǎng)方向的，如圖所示，選項(xiàng)A正確；前后兩段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，時(shí)將速度分解，設(shè)板長(zhǎng)為l，由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得：lv0T，lvT，則vv0，則時(shí)刻該粒子的速度為v0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若該粒子在時(shí)刻以速度v0進(jìn)入電場(chǎng)，粒子將先向下做類平拋運(yùn)動(dòng)，后做類斜拋運(yùn)動(dòng)，而從PQ板右邊緣射出電場(chǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，粒子在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2017長(zhǎng)治模擬)(多選)在絕緣水平桌面(桌面足夠大)上方充滿平行桌面的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖9所示，小物塊電荷量為q1104 C，將其放在該水平桌面上并由靜止釋放，小物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，重力加速度g取10 m/s2，則下列說法正確是()圖9A.物塊在4 s內(nèi)位移是6 mB.物塊的質(zhì)量是2 kgC.物塊與水平桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2D.物塊在4 s內(nèi)電勢(shì)能減少了18 J【參考答案】AC3.如圖10甲所示，兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓。開始A板的電勢(shì)比B板高，此時(shí)兩板中間原來靜止的電子在電場(chǎng)力作用下開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，向A板運(yùn)動(dòng)時(shí)為速度的正方向，則下列圖象中能正確反映電子速度變化規(guī)律的是(其中C、D兩項(xiàng)中的圖線按正弦函數(shù)規(guī)律變化) ()圖10【參考答案】A4(多選)如圖11所示為勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖象。當(dāng)t0時(shí)，在此勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則下列說法中正確的是()圖11A.帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.2 s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)C.3 s末帶電粒子的速度為零D.03 s內(nèi)，電場(chǎng)力做的總功為零【參考答案】CD5.如圖12甲所示，兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A板上。則t0可能屬于的時(shí)間段是()圖12A.0<t0< B.<t0<C.<t0<T D.T<t0<【參考答案】B【名師解析】設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正。依題意得，粒子的速度方向時(shí)而為負(fù)，時(shí)而為正，最終打在A板上時(shí)位移為負(fù)，速度方向?yàn)樨?fù)。作出t00、時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示。由于速度圖線與時(shí)間軸所圍面積表示粒子通過的位移，則由圖象可知0<t0<，<t0<T時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移大于零；<t0<時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移小于零；當(dāng)t0>T時(shí)情況類似。因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對(duì)照各選項(xiàng)可知只有B正確。6.(2017長(zhǎng)春模擬)(多選)如圖8甲所示，A、B是一對(duì)平行金屬板。A板的電勢(shì)A0，B板的電勢(shì)B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示?，F(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場(chǎng)區(qū)內(nèi)，電子的初速度和重力的影響均可忽略，則()圖8A.若電子是在t0時(shí)刻進(jìn)入的，它可能不會(huì)到達(dá)B板B.若電子是在t時(shí)刻進(jìn)入的，它一定不能到達(dá)B板C.若電子是在t時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后穿過B板D.若電子是在t時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后穿過B板【參考答案】BC【名師解析】若電子從t0時(shí)刻進(jìn)入，電子將做單向直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；若電子從時(shí)刻進(jìn)入兩板，則電子受到電場(chǎng)力方向向左，故無法到達(dá)B板，B正確；電子從時(shí)刻進(jìn)入兩板時(shí)，電子先加速，經(jīng)時(shí)速度最大，此時(shí)電子受到電場(chǎng)力反向，經(jīng)速度減為零，再加速反向速度最大，接著減速回到原位置，即電子在大于時(shí)刻進(jìn)入時(shí)一定不能到達(dá)B板，小于時(shí)刻進(jìn)入時(shí)一定能到達(dá)B板，所以C正確，D錯(cuò)誤。此題作vt圖象更易理解。7.(2015山東理綜)(多選)如圖13甲所示，兩水平金屬板間距為d，板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t0時(shí)刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述，正確的是()圖13A.末速度大小為v0B.末速度沿水平方向C.重力勢(shì)能減少了mgdD.克服電場(chǎng)力做功為mgd【參考答案】BC8(2017廣西重點(diǎn)高中高三一模)(多選)如圖14甲所示，豎直極板A、B之間距離為d1，電壓為U1，水平極板C、D之間距離為d2，GH為足夠長(zhǎng)的熒光屏，到極板C、D右側(cè)的距離為L(zhǎng)。極板C、D之間的電壓如圖乙所示。在A板中央有一電子源，能不斷產(chǎn)生速率幾乎為零的電子。電子經(jīng)極板A、B間電場(chǎng)加速后從極板B中央的小孔射出，之后沿極板C、D的中心線射入極板C、D內(nèi)。已知t0時(shí)刻射入C、D間的電子經(jīng)時(shí)間T恰好能從極板C的邊緣飛出。不計(jì)阻力、電子的重力以及電子間的相互作用，下列說法正確的是()圖14A.電子在熒光屏上形成的亮線長(zhǎng)度為B.保持其他條件不變，只增大d1，熒光屏上形成的亮線長(zhǎng)度變長(zhǎng)C.保持其他條件不變，只增大d2，熒光屏上形成的亮線長(zhǎng)度變短D.保持其他條件不變，只增大L，熒光屏上形成的亮線長(zhǎng)度變長(zhǎng)【參考答案】AC二計(jì)算題1(2016江蘇泰州高三期中)(18分)如圖甲所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子經(jīng)加速電壓U1加速后，在水平方向沿O1O2垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。已知形成偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的平行板電容器的極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩極板間距為d，O1O2為兩極板的中線，P是足夠大的熒光屏，且屏與極板右邊緣的距離為L(zhǎng)。不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)，不計(jì)粒子重力。求：(1)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度v的大??；(2)若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間加恒定電壓，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后正好打中屏上的A點(diǎn)，A點(diǎn)與極板M在同一水平線上，求偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所加電壓U2；(3)若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間的電壓按如圖乙所示作周期性變化，要使電子經(jīng)加速電場(chǎng)后在t0時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后水平擊中A點(diǎn)，試確定偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓U0以及周期T分別應(yīng)該滿足的條件。【名師解析】(1)電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速：eU1mv2解得：v(2)由題意知，電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)A點(diǎn)，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為，則由幾何關(guān)系得：(L)tan 解得：tan 又tan 解得：U2(3)要使電子在水平方向擊中A點(diǎn)，電子必向上極板偏轉(zhuǎn)，且vy0，則電子應(yīng)在t0時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，且電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為整數(shù)個(gè)周期，設(shè)電子從加速電場(chǎng)射出的速度為v0因?yàn)殡娮铀缴涑?，則電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間滿足tnT則T(n1，2，3，4)2制備納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距為d的兩平行極板，如圖甲所示。加在極板A、B間的電壓UAB做周期性變化，其正向電壓為U0，反向電壓為kU0(k>1)，電壓變化的周期為2t，如圖乙所示。在t0時(shí)，極板B附近的一個(gè)電子，質(zhì)量為m、電荷量為e，受電場(chǎng)力作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)。若整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，電子未碰到極板A，且不考慮重力作用。若k，電子在02t時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)極板A，求d應(yīng)滿足的條件。【名師解析】電子在0t時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度的大小a1位移x1a1t2在t2t時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動(dòng)，后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度的大小a2初速度的大小v1a1t勻減速運(yùn)動(dòng)階段的位移x2依據(jù)題意d>x1x2解得d> 。答案：d> 3.如圖9甲所示，熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)10 cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L10 cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上、下極板間的電勢(shì)差隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。(每個(gè)電子穿過平行板電容器的時(shí)間都極短，可以認(rèn)為電壓是不變的)圖9(1)在t0.06 s時(shí)刻發(fā)射電子，電子打在熒光屏上的何處？(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長(zhǎng)？【參考答案】(1)電子經(jīng)電場(chǎng)加速滿足qU0mv2經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后側(cè)移量yat2()2所以y。由圖知t0.06 s時(shí)刻u1.8U0所以y4.5 cm答案(1)O點(diǎn)上方13.5 cm處(2)30 cm4（黑龍江省大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)2016屆高三考前得分訓(xùn)練（四）理科綜合物理試題）（20分）如圖甲所示，M、N 為一對(duì)豎直放置的平行金屬板，中心各有一小孔 P 和 Q，PQ 連線 垂直金屬板，現(xiàn)有質(zhì)量 m=2.010-27 kg，電荷量 q=1.610-19C 帶正電的粒子連續(xù)不斷地從 小孔 P 飄入 M、N 板之間，帶電粒子在小孔 P 處的初速可忽略。在 M、N 間加有如圖乙所 示的交變電壓，且 t=0 時(shí) M 板電勢(shì)高于 N 板電勢(shì)。帶電粒子在 M、N 間運(yùn)動(dòng)過程中，粒子 所受重力以及粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)。 （1）如果兩平行金屬板間距離 d=5.0cm，求：帶電粒子從小孔 Q 中射出時(shí)的最大速度值； 在 t=0.12510-5 s 時(shí)飄入小孔 P 的帶電粒子到達(dá)小孔 Q 時(shí)的動(dòng)能； （2）如果在n-(n+0.25) 10-5 s 時(shí)間內(nèi)（n=0，1，2，.），由小孔 P 飄入的帶 電粒子都能從小孔 Q 中射出，則兩板間距離 d 應(yīng)滿足怎樣的條件?！緟⒖即鸢浮浚?）2.0104m/s 5.010-20J （2）d3.5cm【名師解析】即從t=0時(shí)刻飄入P孔的粒子經(jīng)過0.5T時(shí)間剛好運(yùn)動(dòng)到Q孔，并從Q孔射出。此時(shí)的速度即最大速度。在t=0.12510-5s時(shí)刻飄入P孔的帶電粒子，在時(shí)間內(nèi)，加速向右運(yùn)動(dòng)位移 粒子做減速運(yùn)動(dòng)的位移設(shè)帶電粒子到達(dá)小孔Q的動(dòng)能為EkQ，由動(dòng)能定理 解得EkQ=5.010-20J（2）如果只在n（n+0.25）10-5s內(nèi)，即在每個(gè)周期的0T/4時(shí)間內(nèi)從小孔P飄入的粒子均能從Q孔射出，只要每個(gè)周期T/4時(shí)刻從小孔P飄入的帶電粒子能從Q孔射出，則在每個(gè)周期內(nèi)T/4時(shí)刻之前飄入小孔P的粒子就一定能從Q孔射出。每個(gè)周期內(nèi)T/4時(shí)刻飄入的帶電粒子，在T/4T/2時(shí)間內(nèi)向右加速運(yùn)動(dòng)，在T/23T/4時(shí)間內(nèi)向右減速運(yùn)動(dòng)到零，此后則返回向左運(yùn)動(dòng)。所以，在每個(gè)周期內(nèi)時(shí)刻飄入的帶電粒子，在時(shí)刻向右運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)點(diǎn)，并可從小孔Q中射出，則兩板間距離d應(yīng)滿足的條件是時(shí)間內(nèi)的位移s解得 s =3.5cm即兩板間距離d應(yīng)滿足的條件是d3.5cm考點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題；解題時(shí)要根據(jù)粒子所受的電場(chǎng)力的變化情況分析粒子的運(yùn)動(dòng)的可能的情況，聯(lián)系牛頓定律和動(dòng)能定理列出方程；解題時(shí)分階段分析，并注意臨界態(tài)的分析過程.5.在金屬板A、B間加上如圖乙所示的大小不變、方向周期性變化的交變電壓U0，其周期是T?，F(xiàn)有電子以平行于金屬板的速度v0從兩板中央射入。己知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子的重力，求：(1)若電子從t=0時(shí)刻射入，在半個(gè)周期內(nèi)恰好能從A板的邊緣飛出，則電子飛出時(shí)速度的大小。(2)若電子從t=0時(shí)刻射入，恰能平行于金屬板飛出，則金屬板至少多長(zhǎng)?(3)若電子恰能從兩板中央平行于板飛出，電子應(yīng)從哪一時(shí)刻射入？?jī)砂彘g距至少多大?（3）若電子恰能從兩板中央平行于板飛出，要滿足兩個(gè)條件，第一豎直方向的位移為零，第二豎直方向的速度為零；則電子豎直方向只能先加速到某一速度vy再減速到零，然后反方向加速度到vy再減速到零由于電子穿過電場(chǎng)的時(shí)間為T，所以豎直方向每段加速、減速的時(shí)間只能為 T/4，即電子豎直方向只能先加速T/4時(shí)間到達(dá)某一速度vy再減速T/4時(shí)間速度減小到零，然后反方向加速T/4 時(shí)間到達(dá)某一速度vy，再減速T/4時(shí)間速度減小到零，電子回到原高度根據(jù)以上描述電子可以從t時(shí)刻進(jìn)入：t= T/4+kT/2（k=0，1，2，3）設(shè)兩板間距至為d，而電子加速T/4時(shí)間的豎直位移為：h=a(T/4)2,eU0/d=ma,而電子減速T/4時(shí)間的豎直位移也為h。所以電子在豎直方向的最大位移為y=2h=，而：yd/2聯(lián)立解得：d所以d的最小值：d=6.如圖所示，熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0.電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)=10 cm，下極板接地.電容器右端到熒光屏的距離也是L=10 cm.在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如下圖.（每個(gè)電子穿過平行板的時(shí)間極短，可以認(rèn)為電壓是不變的）求： （1）在t=0.06 s時(shí)刻，電子打在熒光屏上的何處？（2）熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長(zhǎng)？（3）屏上的亮點(diǎn)如何移動(dòng)？【名師解析】（1）電子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理，mv02=qU0電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后側(cè)移量y=at2，a=，t=L/v0，聯(lián)立解得：y=由圖知t=0.06 s時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓為U=1.8U0代入數(shù)據(jù)解得：y=0.45L=4.5 cm。設(shè)打在屏上的點(diǎn)距O點(diǎn)距離為Y，則有=解得Y=13.5 cm.（3）屏上的亮點(diǎn)由下而上勻速上升，間歇一段時(shí)間后又重復(fù)出現(xiàn).