適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第8單元靜電場(chǎng)熱點(diǎn)練6帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題含動(dòng)量問(wèn)題新人教版

熱點(diǎn)練(六)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題(含動(dòng)量問(wèn)題)1.如圖所示的示波管,當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極上所加電壓為零時(shí),電子槍放射的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后會(huì)打在熒光屏上的正中間(圖示坐標(biāo)在O點(diǎn),其中x軸與X、X'間的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行,x軸正方向垂直于紙面對(duì)里,y軸與Y、Y'間的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行)。若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限,則()A.X、Y接電源的正極,X'、Y'接電源的負(fù)極B.X、Y'接電源的正極,X'、Y接電源的負(fù)極C.X'、Y接電源的正極,X、Y'接電源的負(fù)極D.X'、Y'接電源的正極,X、Y接電源的負(fù)極2.圖甲為示波管的原理圖。假如在電極YY'之間加圖乙所示的電壓,在電極XX'之間加圖丙所示的電壓,則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是()乙丙3.如圖(a)所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓,一重力可忽視不計(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()A.0<t0<T4 B.T2<t0C.3T4<t0<T D.T<t04.在真空中有水平放置的兩個(gè)平行、正對(duì)金屬平板,板長(zhǎng)為l,兩板間距離為d,在兩極板間加一交變電壓如圖乙所示,質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以速度v0v0接近光速的120從兩極板左端中點(diǎn)沿水平方向連綿起伏地射入兩平行板之間。若電子經(jīng)過(guò)兩極板間的時(shí)間相比交變電流的周期可忽視不計(jì),不考慮電子間的相互作用和相對(duì)論效應(yīng),則在隨意0.2sA.當(dāng)Um<2md2B.當(dāng)Um>md2vC.當(dāng)Um=2md2v2eD.當(dāng)Um=2md2v2el2時(shí)5.示波管的結(jié)構(gòu)如圖甲所示,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成,管內(nèi)抽成真空,兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極XX'、YY'相互垂直。如圖乙所示,熒光屏上有xOy直角坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)位于熒光屏的中心,x軸與電極XX'的金屬板垂直,其正方向由X'指向X,y軸與電極YY'的金屬板垂直,其正方向由Y'指向Y。電子槍中的金屬絲加熱后可以逸出電子,電子經(jīng)加速電極間的電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極間,兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極分別使電子在兩個(gè)相互垂直的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),最終打在熒光屏上,產(chǎn)生一個(gè)亮斑。已知兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極極板都是邊長(zhǎng)為l的正方形金屬板,每對(duì)電極的兩個(gè)極板間距都為d,加速電極間電壓為U0,電子的電荷量為e,質(zhì)量為m。忽視電子剛離開(kāi)金屬絲時(shí)的速度,不計(jì)電子之間相互作用力及電子所受重力的影響。下列各情形中,電子均能打到熒光屏上。丙丁(1)若兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電極都不加電壓時(shí),電子束將沿直線運(yùn)動(dòng),且電子運(yùn)動(dòng)的軌跡平行每塊偏轉(zhuǎn)極板,最終打在xOy坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。求電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)前瞬間速度的大小v0。(2)若在偏轉(zhuǎn)電極YY'之間加恒定電壓U1,而偏轉(zhuǎn)電極XX'之間不加電壓,已知電極YY'的右端與熒光屏之間的距離為L(zhǎng)1。求電子打在熒光屏上的位置坐標(biāo)。(3)若電極XX'的右端與熒光屏之間的距離為L(zhǎng)2,偏轉(zhuǎn)電極XX'之間加如圖丙所示的掃描電壓。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓發(fā)生變更時(shí),可利用下述模型分析:由于被加速后電子的速度較大,它們都能從偏轉(zhuǎn)極板右端穿出極板,且時(shí)間極短,此過(guò)程中可認(rèn)為偏轉(zhuǎn)極板間的電壓不變。(ⅰ)在偏轉(zhuǎn)電極YY'之間不加電壓時(shí),請(qǐng)說(shuō)明電子打在熒光屏上,形成亮斑的位置隨時(shí)間變更的關(guān)系;(ⅱ)在偏轉(zhuǎn)電極YY'之間加電壓Uy=Umsinπt1t時(shí)6.如圖甲所示,A和B是真空中正對(duì)面積很大的平行金屬板,O點(diǎn)是一個(gè)可以連續(xù)產(chǎn)生粒子的粒子源,O點(diǎn)到A、B的距離都是l?，F(xiàn)在A、B之間加上電壓,電壓UAB隨時(shí)間變更的規(guī)律如圖乙所示。已知粒子源在交變電壓的一個(gè)周期內(nèi)可以勻整產(chǎn)生300個(gè)粒子,粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q。這種粒子產(chǎn)生后,在電場(chǎng)力作用下從靜止起先運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子一旦遇到金屬板,它就附在金屬板上不再運(yùn)動(dòng),且電荷量同時(shí)消逝,不影響A、B板電勢(shì)。不計(jì)粒子的重力,不考慮粒子之間的相互作用力。已知上述物理量l=0.6m,U0=1.2×103V,T=1.2×10-2s,m=5×10-10kg,q=1.0×10-7C。(1)在t=0時(shí)刻產(chǎn)生的粒子,會(huì)在什么時(shí)刻到達(dá)哪個(gè)極板?(2)在t=0到t=T2這段時(shí)間內(nèi)哪個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生的粒子剛好不能到達(dá)A板(3)在t=0到t=T2這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的粒子有多少個(gè)可到達(dá)A板參考答案熱點(diǎn)練(六)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題(含動(dòng)量問(wèn)題)1.D解析若要使電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限,電子在x軸上向負(fù)方向偏轉(zhuǎn),則應(yīng)使X'接正極,X接負(fù)極;電子在y軸上也向負(fù)方向偏轉(zhuǎn),則應(yīng)使Y'接正極,Y接負(fù)極,所以選項(xiàng)D正確。2.A解析在0~t時(shí)間內(nèi),UY為正值恒定,在t~2t時(shí)間內(nèi),UY為負(fù)值恒定,UX如圖丙所示為掃描電壓,所以在熒光屏上看到的圖形如A選項(xiàng)所示。3.B解析若0<t0<T4,帶正電粒子先加速向B板運(yùn)動(dòng)、再減速運(yùn)動(dòng)至零;然后再反方向加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)至零;如此反復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向右運(yùn)動(dòng)的距離大于向左運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在B板上,所以A錯(cuò)誤。若T2<t0<3T4,帶正電粒子先加速向A板運(yùn)動(dòng)、再減速運(yùn)動(dòng)至零;然后再反方向加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)至零;如此反復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向左運(yùn)動(dòng)的距離大于向右運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在A板上,所以B正確。若3T4<t0<T,帶正電粒子先加速向A板運(yùn)動(dòng)、再減速運(yùn)動(dòng)至零;然后再反方向加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)至零;如此反復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向左運(yùn)動(dòng)的距離小于向右運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在B板上,所以C錯(cuò)誤。若T<t0<4.D解析電子進(jìn)入極板后,水平方向上不受力,做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向上受到電場(chǎng)力作用,當(dāng)電子恰好飛出極板時(shí)有l(wèi)=v0t,d2=12at2,其中a=eUmmd,由此求出Um=md2v2el2,當(dāng)Um<md2v2el2時(shí),全部電子都能從極板右端射出;當(dāng)Um>md2v2el2時(shí),在0.2s時(shí)間內(nèi),極板間電壓U<md2v2el25.答案(1)2e(2)0(3)(ⅰ)x=((ⅱ)見(jiàn)解析圖解析(1)電子加速過(guò)程,eU0=1解得v0=2eU(2)電子在YY'極板間偏轉(zhuǎn),a=e電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,則l=v0t1,y1=12at1電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)到打在熒光屏上,做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則L1=v0t2,y2=vyt2,vy=at1,解得y2=U電子打在熒光屏上的位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離y1+y2=l電子打在熒光屏上的位置坐標(biāo)為0,(3)(ⅰ)據(jù)圖丙,得到XX'間電壓隨時(shí)間變更的關(guān)系式Ux=Umt類比(2)中結(jié)果,得到亮斑的位置坐標(biāo)隨時(shí)間變更的關(guān)系式x=(l+2(ⅱ)如圖所示6.答案(1)6×10-3s到達(dá)A極板(2)4×10-3s時(shí)刻(3)100解析(1)依據(jù)題圖乙可知,從t=0時(shí)刻起先,A板電勢(shì)高于B板電勢(shì),粒子向A板運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閤=qU04lmT22=3.6m>l,所以粒子從t=0時(shí)刻起先,始終加速到達(dá)A板。設(shè)粒子到達(dá)A板的時(shí)間為t,則l=12·(2)在0~T2a1=qU02lm=2×10在T2a2=2qU02lm=4×10可知a2=2a1,若粒子在0~T2時(shí)間內(nèi)加速Δ