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T0,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)的試題類型 此類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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