2衡水中學(xué)物理最經(jīng)典-解決帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的方法

1、解決帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的方法技法一借助圖象，展示物理過(guò)程帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受電場(chǎng)力作用，其加速度、速度等均做周期性變化借助圖象來(lái)描述它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，可直觀展示物理過(guò)程，從而獲得啟迪，快捷地分析求解例1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()A043TC.3ftoT9TD.廉炸【解析】設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正依題意得，粒子的速度方向時(shí)而TT3T為負(fù)，時(shí)而為正，最終打在a板上

2、時(shí)位移為負(fù)，速度方向?yàn)樨?fù).作出t0=o、4、2、4時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示由于速度圖線與時(shí)間軸所圍面積表示粒子通過(guò)的位移，則由T3TT3T圖象可知0t04，4t0T時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移大于零；4t0T時(shí)情況類似.因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對(duì)照各選項(xiàng)可知只有B正確.【答案】B本題物理情景簡(jiǎn)單，但隱含條件較多.如打在A板上時(shí)速度方向?yàn)橄蜃螅灰品较驗(yàn)橄蜃?，做此類題目注意隱含條件的挖掘.另外，速度時(shí)間圖象的合理應(yīng)用，可提高同學(xué)們的解題速度.技法二巧取分運(yùn)動(dòng)，化繁為簡(jiǎn)某個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)不會(huì)因其他分運(yùn)動(dòng)的存在而受到影響，這就是運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理，應(yīng)用這一原理可以

3、簡(jiǎn)捷分析某些帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題例2如圖(a)所示，平行板電容器間距為必兩板所加電壓如圖(b)所示，t=0時(shí)刻，質(zhì)量為加、帶電荷量為q的粒子以平行于極板的速度射入電容器，2.5T時(shí)恰好落在下極板上，帶電粒子的重力不計(jì)，在這一過(guò)程中，求：該粒子的水平位移；粒子落到下極板時(shí)的速度【解析】(1)帶電粒子在水平方向不受外力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此水平位移為s=v0f=v0X25T=25v0T(2)帶電粒子落在下極板上時(shí)在豎直方向的分速度為33qU0_%=“3*帥粒子落在下極板上時(shí)的速度大小為v=，vFV2=vo+9mdF【答案】(DfT“傀+疇尋技法三巧建模型，化難為易對(duì)于某些實(shí)際的物理過(guò)

4、程，可根據(jù)題設(shè)條件，運(yùn)用近似處理方法，通過(guò)簡(jiǎn)化描述來(lái)反映事物基本的物理特征，這有助于迅速、準(zhǔn)確確定出解題方向和策略，使問(wèn)題得到迅速解決例3在真空中速度為v=64X107m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)=8.0X10-2m，間距為d=5.0X10-3m,電子束沿兩極板間的中線通過(guò)，如圖所示,在兩極板上加上50Hz的交變電壓u=Usincot如果所加電壓的最大值超過(guò)某一值UC，mC將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子有時(shí)能通過(guò)兩極板，有時(shí)不能通過(guò)，求UC的大小(電子的比荷為176X1011C/kg)【解析】設(shè)電子剛好不能通過(guò)時(shí)平行板的電壓為UC電子經(jīng)過(guò)平行板的時(shí)間為t則：t=v，2=如2a

5、=mC，解得uc=91v答案】91V/考能提升對(duì)點(diǎn)演練h高考真題（2016課標(biāo)卷I,14）一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上若將云母介質(zhì)移出，則電容器（）極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變【解析】電容器接在恒壓直流電源上,兩極板的電壓不變,若將云母介質(zhì)移出,相對(duì)介電常數(shù)減小,電容器的電容減小,所以極板上的電荷量減小,極板間的距離不變,所以極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.【答案】D（2015課標(biāo)卷II,14）如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置.

6、若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸（垂直于紙面）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將（）保持靜止?fàn)顟B(tài)向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)【解析】?jī)善叫薪饘侔逅椒胖脮r(shí)，帶電微粒靜止有mg=qE，現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸（垂直于紙面）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45后，兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，電場(chǎng)力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，但大小不變，此時(shí)電場(chǎng)力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.【答案】D3.（2016海南卷，6）如圖，平行板電容器兩極板的間距為必極板與水平面成45。角，上極

7、板帶正電.一電荷量為q（q0）的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動(dòng)能Ek0豎直向上射出.不計(jì)重力，極板尺寸足夠大，若粒子能打到上極板，則兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為（）解析】根據(jù)電荷受力可以知道，粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，如圖所示：當(dāng)電場(chǎng)足夠大時(shí)，粒子到達(dá)上極板時(shí)速度恰好與上極板平行，如圖，將粒子初速度v0分解為垂直極板的和平行極板的，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解，當(dāng)分速度v=o時(shí)，則粒子的速度正答案】B10y=v0cos45。，Ek0=2mv2，聯(lián)立名校模擬4.（2018安徽師范大學(xué)附屬中學(xué)高三期中）如圖所示，平行板電容器兩極板接在電壓恒為U的直流電源上，上極板A接地，兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷被固定于極板間的

8、P、Q兩點(diǎn)，忽略兩點(diǎn)電荷對(duì)板間電場(chǎng)的影響，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動(dòng)一小段距離,則（）1兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力變小P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)可能降低c.兩點(diǎn)電荷的電勢(shì)能可能減小D.電容器的電容減小，極板帶電荷量增大【解析】由庫(kù)侖定律可知，兩點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器保持與電源連接，兩極板間電勢(shì)差不變，B板下移，兩極板間距離增大，由電勢(shì)強(qiáng)度與電勢(shì)差關(guān)系E=d可知，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，由U=Ed可知，P.Q兩點(diǎn)與A板間電勢(shì)差的絕對(duì)值減小，但由于不確定兩極板間電場(chǎng)方向，所以P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)的升降無(wú)法確定，B項(xiàng)正確；電勢(shì)升降無(wú)法確定，則兩點(diǎn)電荷在相應(yīng)位置的電勢(shì)能的變化情況也就無(wú)法確定，C項(xiàng)正

9、確；pS由電容的決定式c=4nd可知，電容器的電容減小，由Q=cu可知，極板帶電荷量減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】BC5.（2018河北唐山一中高三上學(xué)期期中）如圖所示，A、B為水平放置的兩個(gè)平行金屬板，兩板相距d,分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一個(gè)小孔M和M今有一帶電油滴,質(zhì)量為加，從A板的上方距A板為d的P點(diǎn)由靜止開始自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力忽略不計(jì)，帶電油滴通過(guò)N孔時(shí)的動(dòng)能EkV2mgd若將極板A向上移一小段距離，到圖中虛線所示位置，貝帰電油滴通過(guò)N孔時(shí)的動(dòng)能EJ和油滴所帶電荷的種類是（）A油滴帶正電，EEB油滴帶正電，E/VEkC.油滴帶負(fù)電，Ekf=EkD.油滴帶負(fù)電，E/VEk【解析】由題設(shè)條件知，把A板向上平移一小段距離，電場(chǎng)力做功不變，重力做功也不變，根據(jù)動(dòng)能定理知，小球到達(dá)N點(diǎn)速度仍為原來(lái)的速度，小球會(huì)穿過(guò)N孔繼續(xù)下落,即動(dòng)能與原來(lái)相等，根據(jù)電場(chǎng)力做負(fù)功，及電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可知小球帶負(fù)電，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確【答案】C6.（2018江蘇泰州高三上學(xué)期期中）如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，若加速電壓為u，偏轉(zhuǎn)電壓為u2僅僅改變加速電壓后，電子在電場(chǎng)中的側(cè)移量J增大為原來(lái)的2倍，下列說(shuō)法中正確的是（）加速電壓U減小到了原來(lái)的1/2偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)電子做的功變?yōu)樵瓉?lái)的2倍電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍電子飛