2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章微專題55帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)含解析教科版

PAGEPAGE1微專題55帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．在交變電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般是幾段變速運(yùn)動(dòng)組合．可畫(huà)出v－t圖像，分析速度、位移改變．2．在交變電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)若是幾段類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的組合，可分解后畫(huà)出沿電場(chǎng)方向分運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，分析速度改變，或是分析偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系式．3．注意全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征．1．(2024·湖北黃岡市模擬)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t改變的圖像如圖1所示，在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)帶電粒子于t＝0時(shí)刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，則下列說(shuō)法中正確的是()圖1A．帶電粒子只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B．0～2s內(nèi)，電場(chǎng)力做功等于0C．4s末帶電粒子回到原動(dòng)身點(diǎn)D．2.5～4s內(nèi)，電場(chǎng)力做功等于02．(多選)(2024·山東青島二中模擬)如圖2甲所示，平行金屬板中心有一個(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，下列選項(xiàng)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的改變規(guī)律可能正確的是()圖23．(多選)如圖3甲所示，兩水平金屬板間距為d，板間電場(chǎng)強(qiáng)度的改變規(guī)律如圖乙所示．t＝0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～eq\f(T,3)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(guò)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0～T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述，正確的是()圖3A．末速度大小為eq\r(2)v0B．末速度沿水平方向C．重力勢(shì)能削減了eq\f(1,2)mgdD．克服電場(chǎng)力做功為mgd4．(2024·福建廈門(mén)一中月考)相距很近的平行板電容器，在兩板中心各開(kāi)有一個(gè)小孔，如圖4甲所示，靠近A板的小孔處有一電子槍，能夠持續(xù)勻稱地放射出電子，電子的初速度為v0，質(zhì)量為m，電荷量為－e，在A、B兩板之間加上如圖乙所示的交變電壓，其中0＜k＜1，U0＝eq\f(mv02,6e)；緊靠B板的偏轉(zhuǎn)電壓也等于U0，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩極板間距為d，距偏轉(zhuǎn)極板右端eq\f(L,2)處垂直放置很大的熒光屏PQ，不計(jì)電子的重力和它們之間的相互作用，電子在電容器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以忽視不計(jì)．圖4(1)試求在0～kT與kT～T時(shí)間內(nèi)射出B板電子的速度各是多大？(2)在0～T時(shí)間內(nèi)，熒光屏上有兩個(gè)位置會(huì)發(fā)光，試求這兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)之間的距離(結(jié)果用L、d表示)．

答案精析1．D[畫(huà)出帶電粒子速度v隨時(shí)間t改變的圖像如圖所示，v－t圖線與時(shí)間軸所圍“面積”表示位移，可見(jiàn)帶電粒子不是只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，4s末帶電粒子不能回到原動(dòng)身點(diǎn)，A、C錯(cuò)誤；2s末速度不為0，則0～2s內(nèi)電場(chǎng)力做功不等于0，B錯(cuò)誤；2.5s和4s末，速度的大小、方向都相同，2.5～4s內(nèi)電場(chǎng)力做功等于0，D正確．]2．AD[在平行金屬板之間加上如題圖乙所示的交變電壓時(shí)，因?yàn)殡娮釉谄叫薪饘侔彘g所受的電場(chǎng)力F＝eq\f(U0e,d)，所以電子所受的電場(chǎng)力大小不變．由牛頓其次定律F＝ma可知，電子在第一個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；在其次個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向B板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在第三個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在第四個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向A板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所以a－t圖像如選項(xiàng)圖D所示，v－t圖像如選項(xiàng)圖A所示；又因勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，所以x－t圖像應(yīng)是曲線，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤．]3．BC[0～eq\f(T,3)時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng)，有mg＝qE0.把微粒的運(yùn)動(dòng)分解，水平方向：做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向：eq\f(T,3)～eq\f(2T,3)時(shí)間內(nèi)，只受重力，做自由落體運(yùn)動(dòng)，eq\f(2T,3)時(shí)刻，v1y＝geq\f(T,3)；eq\f(2T,3)～T時(shí)間內(nèi)，a＝eq\f(2qE0－mg,m)＝g，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻，v2y＝v1y－aeq\f(T,3)＝0，所以末速度v＝v0，方向沿水平方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝mg·eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)mgd，選項(xiàng)C正確；依據(jù)動(dòng)能定理eq\f(1,2)mgd－W克電＝0，得W克電＝eq\f(1,2)mgd，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]4．(1)eq\f(\r(6),3)v0eq\f(2\r(3),3)v0(2)eq\f(L2,8d)解析(1)電子經(jīng)過(guò)電容器內(nèi)的電場(chǎng)后，速度要發(fā)生改變，設(shè)在0～kT時(shí)間內(nèi)，穿出B板的電子速度為v1，kT～T時(shí)間內(nèi)射出B板的電子速度為v2依據(jù)動(dòng)能定理有：－eU0＝eq\f(1,2)mv12－eq\f(1,2)mv02，eU0＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv02將U0＝eq\f(mv02,6e)代入上式，得：v1＝eq\f(\r(6),3)v0，v2＝eq\f(2\r(3),3)v0；(2)在0～kT時(shí)間內(nèi)射出B板的電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t1＝eq\f(L,v1)側(cè)移量：y1＝eq\f(1,2)at12＝eq\f(eU0L2,2mdv12)，得y1＝eq\f(L2,8d)打在熒光屏上的坐標(biāo)為y1′，則y1′＝2y1＝eq