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(kāi)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(kāi)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(wèn)在t=T/2到t=T之間的哪個(gè)時(shí)刻，把開(kāi)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(kāi)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(wú)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(kāi)關(guān)S從1扳到2 設(shè)電壓ucd的最小周期為T(mén)0，向上加速過(guò)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(jiàn)的交變電場(chǎng) 常見(jiàn)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(jiàn)的試題類(lèi)型 此類(lèi)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(lèi)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。 ①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)。 ②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(lái)說(shuō)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(guò)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(shuō)法正確的是 A．t＝0由靜止釋放該粒子，一定能到達(dá)B板 B．t＝T/4由靜止釋放該粒子，可能到達(dá)B板 C．在0- 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(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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