探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)/專題強(qiáng)化練第十章DAIDIANLIZIZAIJIAOBIANDIANCHANGZHONGDEYUNDONG專題強(qiáng)化5帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)分析帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng).2.學(xué)會(huì)分析帶電粒子在交變電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng).內(nèi)容索引探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part1專題強(qiáng)化練Part2探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part

1一、帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)1.此類問(wèn)題中，帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)初速度為零，或初速度方向與電場(chǎng)方向平行，帶電粒子在交變靜電力的作用下，做加速、減速交替的直線運(yùn)動(dòng).2.該問(wèn)題通常用動(dòng)力學(xué)知識(shí)分析求解.重點(diǎn)分析各段時(shí)間內(nèi)的加速度、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、每段時(shí)間與交變電場(chǎng)的周期T間的關(guān)系等.常用v－t圖像法來(lái)處理此類問(wèn)題，通過(guò)畫出粒子的v－t圖像，可將粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程形象、直觀地反映出來(lái)，便于求解.(多選)(2021·鶴崗市工農(nóng)區(qū)高二期中)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電壓后，下列選項(xiàng)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)律可能正確的是例1√√根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖像是傾斜的直線可知，B圖符合電子的運(yùn)動(dòng)情況，故B正確，C錯(cuò)誤.電子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)x－t圖像應(yīng)是曲線，故D錯(cuò)誤.根據(jù)電子的運(yùn)動(dòng)情況，勻加速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)動(dòng)交替變化，而勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度不變，a－t圖像應(yīng)平行于橫軸，故A正確.(多選)(2021·銀川一中期中)如圖甲所示，兩平行金屬板水平放置，A板的電勢(shì)φA＝0，B板的電勢(shì)φB隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，電子只受靜電力的作用，且初速度為零(設(shè)兩板間距足夠大)，則針對(duì)訓(xùn)練1A.若電子是在t＝0時(shí)刻進(jìn)入板間的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)B.若電子是在t＝0時(shí)刻進(jìn)入板間的，它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，

時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上C.若電子是在t＝

時(shí)刻進(jìn)入板間的，它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，

時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上D.若電子是在t＝

時(shí)刻進(jìn)入板間的，它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，

時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后不能打到B板上√√√方法一：若電子在t＝0時(shí)刻進(jìn)入板間電場(chǎng)，電子將在一個(gè)周期內(nèi)先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，之后沿同一方向重復(fù)這種運(yùn)動(dòng)，直到打在B板上，故A正確，B錯(cuò)誤；方法二：圖像法.選取豎直向上為正方向，作出電子運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖所示，根據(jù)圖像很容易得到A、C、D正確.二、帶電粒子在交變電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子以一定的初速度垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入交變電場(chǎng)，粒子做曲線運(yùn)動(dòng).(1)若帶電粒子的初速度很大，粒子通過(guò)交變電場(chǎng)時(shí)所用時(shí)間極短，故可認(rèn)為粒子所受靜電力為恒力，粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng).(2)若粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，在初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在垂直初速度方向利用vy－t圖像進(jìn)行分析：①vy＝0時(shí)，速度方向沿v0方向.②y方向位移可用vy－t圖像的面積進(jìn)行求解.

如圖甲所示，極板A、B間的電壓為U0，極板C、D間的間距為d，熒光屏到C、D板右端的距離等于C、D板的板長(zhǎng).A板O處的放射源連續(xù)無(wú)初速度地釋放質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子，經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿極板C、D的中心線射向熒光屏(熒光屏足夠大且與中心線垂直)，當(dāng)C、D板間未加電壓時(shí)，粒子通過(guò)C、D板間的時(shí)間為t0；當(dāng)C、D板間加上圖乙所示電壓(圖中電壓U1已知)時(shí)，粒子均能從C、D板間飛出，不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用.求：(1)C、D板的長(zhǎng)度L；例2在C、D板間有L＝v0t0，(2)粒子從C、D兩極板間飛出時(shí)垂直于極板方向偏移的最大距離；粒子從nt0(n＝0,2,4…)時(shí)刻進(jìn)入C、D間，偏移距離最大，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，(3)粒子打在熒光屏上區(qū)域的長(zhǎng)度.粒子在C、D間偏移距離最大時(shí)打在熒光屏上的位置距中心線最遠(yuǎn)，打在熒光屏上的位置距中心線的最遠(yuǎn)距離s＝y(tǒng)＋Ltanθ，(多選)(2021·赤峰市松山區(qū)高二月考)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)間做周期性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向源源不斷地射入電場(chǎng)，粒子射入電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能均為Ek0.已知t＝0時(shí)刻射入電場(chǎng)的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng).不計(jì)粒子間的相互作用，則A.所有粒子都不會(huì)打到兩極板上B.所有粒子最終都垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所有粒子的最大動(dòng)能不可能超過(guò)2Ek0D.只有t＝n(n＝0,1,2，…)時(shí)刻射入電場(chǎng)的粒子才能垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)針對(duì)訓(xùn)練2√√√帶電粒子在垂直于電場(chǎng)方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在沿電場(chǎng)方向上，做加速度大小不變、方向周期性變化的變速直線運(yùn)動(dòng).由t＝0時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)的粒子運(yùn)動(dòng)情況可知，粒子在平行金屬板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為周期性變化的電場(chǎng)的周期的整數(shù)倍，

～T時(shí)間內(nèi)帶電粒子做減速運(yùn)動(dòng)，之后重復(fù)這種運(yùn)動(dòng)，最后垂直電場(chǎng)方向射擊電場(chǎng)，所以帶電粒子在沿電場(chǎng)方向的速度vy與E－t圖線所圍面積成正比(時(shí)間軸下方的面積取負(fù)值).而經(jīng)過(guò)整數(shù)個(gè)周期，E－t圖像與坐標(biāo)軸所圍面積始終為零，故帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度總為零，B正確，D錯(cuò)誤；在t＝0時(shí)刻入射的帶電粒子，偏移量最大，故其他粒子均不可能打到極板上，A正確；返回專題強(qiáng)化練Part

21.(多選)帶正電的微粒放在電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.帶電微粒只在靜電力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是A.微粒在0～1s內(nèi)的加速度與1～2s內(nèi)的加速度相同B.微粒將沿著一條直線運(yùn)動(dòng)C.微粒將做往返運(yùn)動(dòng)D.微粒在第1s內(nèi)的位移與第3s內(nèi)的位移相同基礎(chǔ)強(qiáng)化練123456789√√123456789作出微粒的v－t圖像如圖所示.由圖可知B、D選項(xiàng)正確.2.在空間有正方向?yàn)樗较蛴?，電?chǎng)強(qiáng)度按如圖所示變化的電場(chǎng)，位于電場(chǎng)中A點(diǎn)的電子在t＝0.5s時(shí)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受靜電力作用.在t＝1s時(shí)，電子離開A點(diǎn)的距離大小為l，那么在t＝3s時(shí)，電子將處在A.A點(diǎn)右方3l處

B.A點(diǎn)左方l處C.A點(diǎn)左方3l處

D.A點(diǎn)123456789√1234567893.(多選)(2021·玉溪市江川區(qū)高二期末)如圖甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔，右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，電子原來(lái)靜止在左極板小孔處，不計(jì)電子的重力，下列說(shuō)法正確的是A.若t＝0時(shí)刻釋放電子，電子始終向右運(yùn)動(dòng)，

直到打到右極板上B.若t＝0時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間

做往返運(yùn)動(dòng)√√若t＝0時(shí)刻釋放電子，電子將重復(fù)先勻加速后勻減速的運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板，不會(huì)在兩極板間做往返運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；1234567891234567894.(2021·杭州二中期中)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123456789√剛釋放粒子時(shí)，粒子向A板運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明釋放粒子時(shí)UAB為負(fù)，所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；若

，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、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，所以選項(xiàng)B正確；123456789若

<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、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，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤.1234567895.(多選)如圖(a)所示，A、B表示真空中水平放置的間距為d的平行金屬板，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板加電壓后板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)在A、B兩板間加上如圖(b)所示的周期性的交變電壓，在t＝

時(shí)，恰有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在板間中央沿水平方向以速度v0射入電場(chǎng)，忽略粒子重力，下列關(guān)于粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表述正確的是A.粒子在垂直于板的方向的分運(yùn)動(dòng)不可能是單向運(yùn)動(dòng)B.粒子在垂直于板的方向的分運(yùn)動(dòng)可能是往復(fù)運(yùn)動(dòng)C.粒子不可能沿與板平行的方向飛出D.只要電壓周期T和v0的值同時(shí)滿足一定條件，粒子可以沿與板平行的方向飛出√√123456789粒子在平行于板的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在垂直于板的方向上粒子受到靜電力的作用，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，粒子從t＝

時(shí)刻出發(fā)，在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不明確，可能做單向運(yùn)動(dòng)，也可能做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確.123456789若粒子在(其中n＝1,2，…)時(shí)刻從右端離開電場(chǎng)，此時(shí)粒子沿電場(chǎng)方向的分速度恰好為0，粒子就可沿與板平行的方向飛出，故C錯(cuò)誤，D正確.6.(2021·揚(yáng)州中學(xué)期中)如圖甲所示，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)＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上、下兩極板間的電勢(shì)差隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示.每個(gè)電子穿過(guò)平行板的時(shí)間都極短，可以認(rèn)為電壓是不變的，不計(jì)電子重力，求：(1)在t＝0.06s時(shí)刻，電子打在熒光屏上的何處？123456789答案打在屏上的點(diǎn)位于O點(diǎn)上方，距O點(diǎn)13.5cm處123456789由題圖乙可知，t＝0.06s時(shí)u＝1.8U0所以y＝4.5cm123456789設(shè)打在屏上的點(diǎn)與O點(diǎn)距離為Y，(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長(zhǎng)？123456789答案30cm所以熒光屏上電子能打到的區(qū)間長(zhǎng)為2Ym＝3L＝30cm.能力綜合練1234567897.(多選)如圖甲所示，在A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓，A板接地，一質(zhì)量為m、電荷量為q的電子在t＝

時(shí)刻進(jìn)入兩極板，僅在靜電力作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，恰好能到達(dá)B板，則C.電子在兩板間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.若電子在t＝

時(shí)刻進(jìn)入兩極板，它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，

最終打在B板上√√123456789電子在靜電力作用下，加速度大小不變，方向變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；1234567891234567898.如圖甲所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行金屬板AB、OD水平放置，OD與x軸重合，板的左端與原點(diǎn)O重合，板長(zhǎng)L＝2m，板間距離d＝1m，緊靠極板右側(cè)有一熒光屏.兩金屬板間電壓UAO隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，變化周期為T＝2×10－3s，U0＝1×103V，一帶正電的粒子從左上角A點(diǎn)，以平行于AB邊v0＝1000m/s的速度射入板間，粒子電荷量為q＝1×10－5C，質(zhì)量m＝1×10－7kg.不計(jì)粒子所受重力.求：(1)粒子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；答案2×10－3s123456789在板間，粒子在水平方向上做沿x軸方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，123456789(2)粒子打到熒光屏上的縱坐標(biāo)的范圍；答案范圍在0.85m～0.95m之間123456789解得y1＝0.15m.縱坐標(biāo)y＝d－y1＝0.85m，t＝1×10－3s時(shí)刻射入的粒子在板間偏移量最小，123456789解得y2＝0.05m，縱坐標(biāo)y′＝d－y2＝0.95m，所以打到熒光屏上的縱坐標(biāo)的范圍在0.85m～0.95m之間.123456789(3)粒子打到熒光屏上時(shí)的動(dòng)能.答案5.05×10－2J分析可知粒子打到熒光屏上時(shí)的動(dòng)能相同，設(shè)為Ek，解得Ek＝5.05×10－2J.9.(多選)(2021·德陽(yáng)市期末)如圖甲所示，兩平行極板P、Q的極板長(zhǎng)度和板間距離均為l，位于極板左側(cè)的粒子源沿兩板的中軸線向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為＋q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子.在0～3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響).已知t＝0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在2t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射出.不考慮粒子間相互影響，123456789尖子生選練則下列說(shuō)法