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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)(含解析)新人教版選修3-1.doc
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帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)高考頻度:難易程度:如圖甲所示,水平放置的平行金屬板A、B,兩板的中央各有一小孔O1、O2,板間距離為d,開關(guān)S接1。當(dāng)t=0時(shí),在a、b兩端加上如圖乙所示的電壓,同時(shí)在c,d兩端加上如圖丙所示的電壓。此時(shí),一質(zhì)量為m的帶負(fù)電微粒P恰好靜止于兩孔連線的中點(diǎn)處(P、O1、O2在同一豎直線上)。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。(1)若在t=T/4時(shí)刻將開關(guān)S從1扳到2,已知ucd=2U0,求微粒P的加速度大小和方向;(2)若要使微粒P以最大的動(dòng)能從A板中的O1小孔射出,問在t=T/2到t=T之間的哪個(gè)時(shí)刻,把開關(guān)S從l扳到2?ucd的周期T至少為多少? 【參考答案】(1)a=g 加速度的方向豎直向上(2)t=T時(shí)刻把開關(guān)S從1扳到2 【試題解析】(1)當(dāng)A、B間加電壓U0時(shí),微粒P處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件,有當(dāng)A、B間電壓為2U0時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,有由以上各式得a=g,加速度的方向豎直向上(2)依題意,為使微粒P以最大的動(dòng)能從小孔O1射出,應(yīng)讓微粒P能從O2處無初速度向上一直做勻加速運(yùn)動(dòng)。為此,微粒P應(yīng)先自由下落一段時(shí)間,然后加上電壓2U0,使微粒P接著以大小為g的加速度向下減速到O2處再向上加速到O1孔射出。設(shè)向下加速和向下減速的時(shí)間分別為t1和t2則gt1=gt2解得:故應(yīng)在t=T時(shí)刻把開關(guān)S從1扳到2設(shè)電壓ucd的最小周期為T0,向上加速過程,有解得【解題技巧】帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1常見的交變電場(chǎng)常見的產(chǎn)生交變電場(chǎng)的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2常見的試題類型此類題型一般有三種情況:(1)粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解);(2)粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究);(3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)特點(diǎn)分段研究)。3常用的分析方法(1)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),通常只討論電壓的大小不變、方向做周期性變化(如方波)且不計(jì)粒子重力的情形。在兩個(gè)相互平行的金屬板間加交變電壓時(shí),在兩板中間便可獲得交變電場(chǎng)。此類電場(chǎng)從空間看是勻強(qiáng)的,即同一時(shí)刻,電場(chǎng)中各個(gè)位置處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向都相同;從時(shí)間看是變化的,即電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向都隨時(shí)間而變化。當(dāng)粒子平行于電場(chǎng)方向射入時(shí),粒子做直線運(yùn)動(dòng),其初速度和受力情況決定了粒子的運(yùn)動(dòng)情況,粒子可以做周期性的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子垂直于電場(chǎng)方向射入時(shí),沿初速度方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),沿電場(chǎng)方向的分運(yùn)動(dòng)具有周期性。(2)研究帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),關(guān)鍵是根據(jù)電場(chǎng)變化的特點(diǎn),利用牛頓第二定律正確地判斷粒子的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)電場(chǎng)的變化情況,分段求解帶電粒子運(yùn)動(dòng)的末速度、位移等。(3)對(duì)于鋸齒波和正弦波等電壓產(chǎn)生的交變電場(chǎng),一般來說題中會(huì)直接或間接提到“粒子在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)為恒定電場(chǎng)”,故帶電粒子穿過電場(chǎng)時(shí)可認(rèn)為是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。如圖甲所示,平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力),兩板間距離足夠大。當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后,在下圖中,反映電子速度v、位移x和加速度a三個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能正確的是甲 乙(2018重慶市第八中學(xué)高一期末)如圖(a)所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間相距為dAB,兩板間加有如圖(b)所示的交變電壓,質(zhì)量為m,帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)被固定在兩板的正中間P處,且。下列說法正確的是At0由靜止釋放該粒子,一定能到達(dá)B板BtT/4由靜止釋放該粒子,可能到達(dá)B板C在0tT/2和T/2tT兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)運(yùn)動(dòng)的粒子加速度相同D在T/4tT/2期間由靜止釋放該粒子,一定能到達(dá)A板(2018云南省宣威市第二中學(xué)期中)如圖甲所示,在兩距離足夠大的平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力),t0時(shí)刻,A板電勢(shì)高于B板電勢(shì),當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后,下列圖象中能正確反映電子速度v、位移x、加速度a和動(dòng)能Ek四個(gè)物理量隨時(shí)間變化規(guī)律的是AB CD 如圖甲所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子束(重力不計(jì)),以速度v0(v0很大),水平進(jìn)入平行板電容器,進(jìn)入位置為兩板正中間。已知兩板相距為d,板長(zhǎng)為L(zhǎng),在平行板右側(cè),緊挨下板,且和下板處在同一平面的位置上放置一塊長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的熒光板。現(xiàn)在兩平行板間加載隨時(shí)間周期性變化的電壓,如圖乙所示。為使所有離子都能打在熒光板上,求:(1)所加載電壓的最大值和最小值分別為多大?(2)這些離子中動(dòng)能的最小增加量為多大?(2018山東省德州市高一下學(xué)期期末)如圖甲所示水平放置的兩平行金屬板A、B相距為d,板間加有如圖乙所示隨時(shí)間變化的電壓。A、B板中點(diǎn)O處有一帶電粒子,其電荷量為q,質(zhì)量為m,在時(shí)間內(nèi)粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,周期。求:(1)判定該粒子的電性;(2)在方時(shí)間內(nèi)兩板間的電壓U0:(3)若時(shí)刻,粒子恰好從O點(diǎn)正下方金屬板A的小孔飛出,那么的比值應(yīng)滿足什么條件?!緟⒖即鸢浮看朔磸?fù),粒子一直向右運(yùn)動(dòng),一定能到達(dá)B板,故A正確;在由靜止釋放該粒子,粒子在內(nèi)向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在內(nèi)向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在內(nèi)向左做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),如此反復(fù),粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在內(nèi)的位移:,然后在內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到速度為零時(shí)的位移:,則加速與減速總位移,由題意可知:,即,則,粒子向右運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)到的B板,故B錯(cuò)誤;在和兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)運(yùn)動(dòng)的粒子加速度大小相等、方向相反,加速度不同,故C錯(cuò)誤;由B分析可知,在期間由靜止釋放該粒子先向右加速運(yùn)動(dòng),后向右減速運(yùn)動(dòng),再反向向左做加速度,然后做減速運(yùn)動(dòng)回到P點(diǎn),如此反復(fù),粒子最后到達(dá)A板,故D正確。【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵會(huì)根據(jù)物體的受力判斷物體的運(yùn)動(dòng),通過加速度的方向與速度方向的關(guān)系得出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本題也可以通過速度時(shí)間圖象進(jìn)行分析。(1) (2)(1)恰好打到板左邊:恰好打在板右邊:(2)動(dòng)能最小增加量(1)帶正電 (2) (3)(1)由平衡條件可判定粒子帶正電(2)設(shè)時(shí)間內(nèi),粒子處于平衡狀態(tài)由:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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