2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題7.22交變電場問題千題精練

專7.22交電問一．選擇題1.(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示，兩平行金屬板MN的長和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場，電場方向與兩板垂直，在t0時刻一不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向射入電場，粒子射入電場時的速度為＝時刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場。()A．該粒子射出電場時的速度方一定是沿垂直電場方向的TB．在t＝時，該粒子的速度小為2v2TC．若該粒子在時以速度v進電場，則粒子會打在板上2D．若該粒子的入射速度變?yōu)?v，則粒子仍在＝時刻出電場【參考答案】．【名師解析】TT由題設(shè)條件可知，粒子在0～做平拋運動，在～做斜拋運動，因粒子在電場中所受的電場大小相22等，根據(jù)運動的對稱性，粒子射出電場時的速度方向一定是沿垂直電場方向的，如圖所示，選A確；T11前后兩段運動的時間相等，時速度分解，設(shè)板長為，由類平拋運動規(guī)律可得＝，l＝，v222T＝v，則刻該粒子的速度為2v，選項錯誤若該粒子在時以速度v進入電場，粒子將先向下做22

類平拋運動，后做類斜拋運動，而從板右邊緣射出電場，選項C錯誤若該粒子的入射速度變?yōu)?，l粒子在場中運動的時間＝＝，選項誤。222.(2017·長治模)多)在絕水平桌(桌面足夠)方充滿平行桌面的電場電強度隨間t的變化關(guān)系如圖9所示，小物塊荷量為＝＋1×10C，將其放在該水平桌面上并由靜止釋放，小物塊速度v與時間t的系如圖所示重力加速度g取10m/s，下列說法正確()圖9A.物塊在4s內(nèi)移是6mB.物塊的質(zhì)量是2kgC.物塊與水平桌面間動摩擦因數(shù)0.2D.物塊在4s內(nèi)勢能減少了18【參考答案】3.

如圖10甲所，兩極板間加上圖乙所示的交變電壓。開始A板電勢比板，此時兩板中間來靜止的電子在電場力作用下開始運動。設(shè)電子在運動中不與極板發(fā)生碰撞，向A板動時為速度的正方向，則下列圖象中能正確反映電子速度變化規(guī)律的(中D項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所示勻強電的電場強度E隨時t變的圖象。當(dāng)t＝時在此勻強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的作用，則下列說法中正確的()圖11A.帶電粒子將始終向同一個方向動B.2s末電粒子回到原出發(fā)點C.3s末電粒子的速度為零D.0～s內(nèi)，電場力做的總功零【參考答案】

5.如圖12甲示，兩平行正對金屬板、間加有如圖乙所示的交變電壓，一力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t時釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運，并最終打在A板上。則t可屬于的時間段是()圖12TA.0<t<B.<<424C.

3<4

9D.<<8【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，粒子的速度方向時而為負(fù)，而為正，T3最終打在A板上時位移為負(fù)，速方向為負(fù)。作出＝、、、時子運動速度圖象如圖所示。由于424T3速度圖線與時間軸所圍面積表示粒子通過的位移，則由圖象可知0<t，<t時子在一個周期內(nèi)的總44T3位移大于零；<<時粒子在一個周期內(nèi)的總位移小于零；當(dāng)t>時況類似。因粒子最終打在板，44則要求粒子在每個周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對照各選項可知只有B正確

6.(2017·長春模擬)多)如圖8甲所、是一對平行金屬板A板電勢φ＝，板電勢φ隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示?，F(xiàn)有一電子從A板的小孔進入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，電子的初速度和重力的影響均可忽略，()圖8A.若電子是在＝0時刻入的，它可能不會到達(dá)板TB.若電子是在＝時刻入的，它一定不能到達(dá)B板2TC.若電子是在＝時刻入的，它可能時而向B板動，時而向A板動，最后穿過B板83D.若電子是在＝時刻進入的，它可能時而向運動，時而向A板動，最后穿過B板8【參考答案】T【名師解析】若電子從＝刻進入，電子將做單向直線運動錯誤若電子刻進入兩板，則電子2T受到電場力方向向左，故無法到達(dá)B，確；電子從刻進入兩板時，電子先加速，經(jīng)時度最大，44TT此時電子受到電場力反向，經(jīng)度減為零，再加速反速度最大，接著減速回原位置，即電子在大于44T時刻進入時一定不能到達(dá)B板，小于時刻進入時一定能到達(dá)板所以C確，錯誤此題作v－圖4象更易理解。

7.(2015·山東理)多)如圖13所示兩平金屬板間距為d板電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示。Tt＝時刻質(zhì)量為m的電微粒以初速度沿線射入兩板間～時間微粒勻速運動，時刻微粒恰3好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運動過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為。關(guān)于微粒在～T時間內(nèi)運動的描述，正確的()圖13A.末速度大小為2B.末速度沿水平方向1C.重力勢能減少了mgd2D.克服電場力做功為【參考答案】8．(2017·廣西重點高中高三一多選如圖14甲示，豎直極板A、之距離為d，電為，平極板C、之距離為d為足夠長的熒光屏，到極板C、側(cè)的距離為。極板、之的電壓如圖乙所示。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、間場加速后從極板

B中央小孔射出，之后沿極板的心線射入極板C、D內(nèi)已知0刻射入D間的電子經(jīng)時間T恰好從極板C的邊飛出。計阻力、電子的重力以及電子間的相互作用，下列說法正確的()圖14dA.電子在熒光屏上形成的亮線長為3B.保持其他條件不變，只增大d，光屏上形成的亮線長度變長C.保持其他條件不變，只增大d，光屏上形成的亮線長度變短D.保持其他條件不變，只增大，熒光屏上形成的亮線長度變長【參考答案】二．計算題1．(2016·江蘇泰州高三期)(18分)如圖甲所示，質(zhì)量為、電荷量為q的子經(jīng)加速電壓加后，在水平方向沿OO垂進入偏轉(zhuǎn)電知形成偏轉(zhuǎn)電場的平行板電容器的極板長為兩板間距為兩極板的中線是夠大的熒光屏，且屏與極板右邊緣的距離為L。不考慮電場邊緣效應(yīng)，不計粒子重力。求：

·v·v(1)粒子進入偏轉(zhuǎn)電場的速度v的??；(2)若偏轉(zhuǎn)電場兩板間加恒定電，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后正好打中屏上的A點A點與板在一水平線上，求偏轉(zhuǎn)電場所加電壓U(3)若偏轉(zhuǎn)電場兩板間的電壓按圖乙所示作周期性變化，要使電子經(jīng)加速電場后在t＝刻進入偏轉(zhuǎn)電場后水平擊中A點，試確定偏轉(zhuǎn)電場電壓U以周期分應(yīng)該滿足的條件?！久麕熃馕觥?(1)電子經(jīng)加速電場加速＝2解得：＝

2m(2)由題意知，電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場轉(zhuǎn)后做勻速直線運動到達(dá)A點，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角為θ，dL由幾何關(guān)系得：＝＋)tanθ22解得：θ＝

d3eUvUL又tanθ＝＝＝2解得：＝3(3)要使電子在水平方向擊中A點電子必向上板偏轉(zhuǎn)，且＝，電子應(yīng)在t＝時進入偏轉(zhuǎn)電場，且電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為整數(shù)個周期，設(shè)電子從加速電場射出的速度為vL因為電子水平射出，則電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間滿足t＝＝nTv

AB2AB2L則T＝＝nvn

L＝2m

Ln

m(＝，，，4…)22．制備納米薄膜裝置的工作電可簡化為真空中間距為d的平行極板，如圖甲所示。加在極板、間的電壓U做期性變化，其正向電壓為，向電壓為－k>1)，壓變化的周期為2t，如圖所示。在t＝時極板附的一個電子，質(zhì)量為、荷量為，電場力作用由靜止開始運動。若整個運動5過程中，電子未碰到極板，且不考慮重力作用。若＝，子在～2時內(nèi)能到達(dá)極板A，求應(yīng)4足的條件。【名師解析】電子在0～時內(nèi)勻加速運動eU加速度的大小a＝md1位移x＝a在t～時內(nèi)做勻減速運動，后反向做勻加速運動

5加速度的大小a＝4初速度的大小v＝t勻減速運動階段的位移＝

v2依據(jù)題意>＋解得d>答案：>

9eUt。109eUt103.如圖9甲示熱電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U，容板長和板間距離均為L＝10，極板接地，電容器右到熒光屏的距離也是＝10，在電容器兩極板間接一交變電壓，上、下極板間的電勢差隨時間變化的圖象如圖乙所示(每個電子穿過平行板電容器的間都極短，可以認(rèn)為電壓是不變)圖9(1)在＝0.06s時發(fā)射電子，電子打在熒光上的何處？(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間多長？1【參考答案】(1)電子經(jīng)電場加滿足qU＝211L經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后側(cè)移量y＝＝·()22uL所以y＝。4由圖知t＝s時u1.8

所以y＝4.5cm答案(1)O點方13.5處(2)30cm4龍江省大慶實驗中學(xué)屆高三考前得分訓(xùn)練（四）理科綜合物理試題分如圖甲示，、N為對豎直放置的平行金屬板中心各有一小孔P和，連垂金屬板，現(xiàn)有質(zhì)量m=2.0×10kg，電荷量q=1.6×10C帶電的粒子連續(xù)不斷地從小孔飄M、N板之，帶電粒子在小孔處的初速可忽略。在M、N間有圖乙所示的交變電壓，且t=0時M板勢高于N板電勢。電粒子在M、間動過程中，粒子受重力以及粒子之間的相互作用力均可忽略不計。（）果兩平行金屬板間距離d=5.0cm求：①帶電粒子從小孔Q中射時的最大速度值；②在t=0.125×10s時入孔P的帶電粒子到達(dá)小孔時的能；（）果[n-(n+0.25)]×10s時內(nèi)n=01，，......小P飄的帶電子能從小孔Q中出，則兩板間距離d應(yīng)滿怎樣的條件。【參考答案）①2.0×m/s②（2＜3.5cm【名師解析】

即從t時刻飄入P孔粒子經(jīng)T間剛好運動到Q孔，并從孔出。此時的速度即最大速度。va

m/s

m/s在=0.125×10刻飄入P孔帶電粒子，

t0.125)1

s

時間內(nèi)，加速向右運動位移1sat22

粒子做減速運動的位移

21設(shè)帶電粒子到達(dá)小孔的能為，由動能定理Q

k

E

kP

(s)2解得E=5.0×10JQ（）果只[n~（n+0.25）]10s，即在每個周期的0~T/4時內(nèi)從小孔P飄的子均能Q孔射出，只要每個周期T/4時從小孔P飄的帶電粒子能從Q孔射，則在每個周期內(nèi)T/4時刻之飄入小孔P的子就一定能從Q孔射。每個周期內(nèi)T/4時飄入的帶電粒子，在T/4~T/2時內(nèi)向右速運動，在時內(nèi)向右減速運動到零，此后則返回向左運動。所以每周期內(nèi)t

T3時刻飄入的帶電粒子t

時刻向右運動到最遠(yuǎn)點可小孔Q中射，則兩板間距離d應(yīng)滿足的條件是1a2s=3.5cm解得

t~1

2

時間內(nèi)的位移＞d即兩板間距離d應(yīng)滿足的條件是＜3.5cm考點：帶電粒子在電場中的運動

【名師點睛】此題是關(guān)于帶電粒子在電場中的運動問題；解題時要根據(jù)粒子所受的電場力的變情況分析粒子的運動的可能的情況，聯(lián)系牛頓定律和動能定理列出方程；解題時分階段分析，并注意臨態(tài)的分析過程.5.在金屬板、間上如圖乙所示的大小不變、方向周期性變化的交變電壓，其期是T?，F(xiàn)有電子以平行于金屬板的速度v從兩板中射入。己知電子的質(zhì)量為，電荷量為e，不計電子的重力，求(1)若電子從t=0時刻射入，在個周期內(nèi)恰好能從板邊緣飛出，則電子飛出時速度的大小。(2)若電子從t=0時刻射入，恰平行于金屬板飛出，則金屬板至少多?(3)若電子恰能從兩板中央平行板飛出，電子應(yīng)從哪一時刻射入？兩板間距至少多（）電子恰能從兩板中央平行于板飛出，要滿足兩個條件，第一豎直方向的位移為零，第二直方向的速度為零；則電子豎直方向只能先加速到某一速度v減速到零，然后反方向加速度到v再速零．由于電子穿過電場的時間為T，以豎直方向每段加速、減速的時間只能為T/4，即電子豎直方向能先加速時到達(dá)某一速度v再速T/4時間速度減小到零，然后反方向加速T/4時間達(dá)某一速度再減速時速度減小到零，電子回到原高度．根據(jù)以上描述電子可以從t時進入：t=/4+kT/2k=01，2，3）設(shè)兩板間距至為d，而電子加速/4時間豎直位移為h=eU/d=ma,

12

a(T/4),

而電子減速/4時間豎直位移也為h。所以電子在豎直方向的最大位移為y=2h=

T0dm

2

，而：y≤d/2聯(lián)立解得：≥

T4

2eU

0所以d的最值d=

T4

2eU

06.如圖所示，熱電子由陰極飛出的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為電容器板長和板間距離均為L，極板接.容器右端到熒光屏的距離也是