5mjt-經(jīng)典高中物理-解決帶電粒子在交變電場中運動的方法

解決帶電粒子在交變電場中運動的方法技法一借助圖象，展示物理過程帶電粒子在交變電場中運動時，受電場力作用，其加速度、速度等均做周期性變化.借助圖象來描述它在電場中的運動情況，可直觀展示物理過程，從而獲得啟迪，快捷地分析求解.例1 如圖(a)所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處.若在10時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上.貝h0可能屬于的時間段是()“八“八TA.0Vt0V4【解析】 設粒子的速度方向、位移方向向右為正.依題意得，粒子的速度方向時而TT3T..為負，時而為正，最終打在A板上時位移為負，速度方向為負.作出tn=0、、彳、,時粒0 4 2 4子運動的速度圖象如圖所示.由于速度圖線與時間軸所圍面積表示粒子通過的位移，則由T3T T3T圖象可知0<t0<4,-4yt0<T時粒子在一個周期內(nèi)的總位移大于零；4<t0<4時粒子在一個周期內(nèi)的總位移小于零；當10>T時情況類似.因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個周期內(nèi)的總位移應小于零，對照各選項可知只有B正確.【答案】B單??遞修本題物理情景簡單，但隱含條件較多.如打在A板上時速度方向為向左，位移方向為向左，做此類題目注意隱含條件的挖掘.另外，速度一時間圖象的合理應用，可提高同學們的解題速度.技法二巧取分運動，化繁為簡某個方向的分運動不會因其他分運動的存在而受到影響，這就是運動的獨立性原理，

應用這一原理可以簡捷分析某些帶電粒子在交變電場中運動的問題.例2如圖(a)所示，平行板電容器間距為d，兩板所加電壓如圖(b)所示，￡=0時刻，質(zhì)量為股、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時恰好落在下極求:板上，帶電粒子的重力不計，在這一過程中,求:(1)該粒子的水平位移；(2)粒子落到下極板時的速度.【解析】(1)帶電粒子在水平方向不受外力作用，做勻速直線運動，因此水平位移為:s=v01=v0X2.5T=2.5v0T.(2)帶電粒子落在下極板上時在豎直方向的分速度為3qU.v==。,2T=小T粒子落在下極板上時的速度大小為。=\,市=\"0+9^.【答案】a)2.5v0T⑵j0+等鬻技法三巧建模型，化難為易對于某些實際的物理過程，可根據(jù)題設條件，運用近似處理方法，通過簡化描述來反映事物基本的物理特征，這有助于迅速、準確確定出解題方向和策略，使問題得到迅速解決.例3在真空中速度為v=6.4X107mzs的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間，極板長度為L=8.0X10-2m,間距為d=5.0X10-3m,電子束沿兩極板間的中線通過，如圖所示,在兩極板上加上50Hz的交變電壓u=Umsin8t如果所加電壓的最大值超過某一值UC,將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子有時能通過兩極板，有時不能通過，求UC的大小.(電子的比荷為1.76X1011C/kg)【解析】 設電子剛好不能通過時平行板的電壓為Ur，電子經(jīng)過平行板的時間為t,C則：t=v，d='2，a=著，解得%=嗒=91V.【答案】91V/考能提升?對點演練/［高考真題］（2016?課標卷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（）A.極板上的電荷量變大，極板間電場強度變大B.極板上的電荷量變小，極板間電場強度變大C.極板上的電荷量變大，極板間電場強度不變D.極板上的電荷量變小，極板間電場強度不變【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，所以極板間的電場強度不變，故A、B、C錯誤，D正確.【答案】D（2015?課標卷II,14）如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置.若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止狀態(tài).現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)45°,再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將（）A.保持靜止狀態(tài)B.向左上方做勻加速運動C.向正下方做勻加速運動D.向左下方做勻加速運動【解析】兩平行金屬板水平放置時，帶電微粒靜止有mg=述，現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)45°后，兩板間電場強度方向逆時針旋轉(zhuǎn)45°,電場力方向也逆時針旋轉(zhuǎn)45°,但大小不變，此時電場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動，選項D正確.【答案】D（2016?海南卷，6）如圖，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45°角，上極板帶正電.一電荷量為q（q>0）的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動能Ek（豎直向上射出.不計重力，極板尺寸足夠大，若粒子能打到上極板，則兩極板間電場強度的最大值為（）B.D.qd【解析】 根據(jù)電荷受力可以知道，粒子在電場中做曲線運動，如圖所示：當電場足夠大時，粒子到達上極板時速度恰好與上極板平行，如圖，將粒子初速度。0分解為垂直極板的B.D.qd【解析】 根據(jù)電荷受力可以知道，粒子在電場中做曲線運動，如圖所示：當電場足夠大時，粒子到達上極板時速度恰好與上極板平行，如圖，將粒子初速度。0分解為垂直極板的。0y和平行極板的外，根據(jù)運動的合成與分解，當分速度v=0時，則粒子的速度正好平行上極板，根據(jù)運動學公式：一v2y=-2Eqd，由于voy=v0cos45°,整理得到：E=駒，故選項B正確._ 1E『2mv2,聯(lián)立【答案】B［名校模擬］（2018-安徽師范大學附屬中學高三期中）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，兩個帶正電的點電荷被固定于極板間的P、Q兩點，忽略兩點電荷對板間電場的影響，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離，則（）A.兩點電荷間的庫侖力變小B.P、Q兩點的電勢可能降低C.兩點電荷的電勢能可能減小D.電容器的電容減小，極板帶電荷量增大【解析】由庫侖定律可知，兩點電荷之間的庫侖力不變，A項錯誤；電容器保持與電源連接，兩極板間電勢差不變，B板下移，兩極板間距離增大，由電勢強度與電勢差關

系E=可知，極板間電場強度減小，由U=Ed可知，P、Q兩點與A板間電勢差的絕對值d減小，但由于不確定兩極板間電場方向，所以P、Q兩點電勢的升降無法確定，B項正確；電勢升降無法確定，則兩點電荷在相應位置的電勢能的變化情況也就無法確定，C項正確；一一 第由電容的決定式c=4位可知，電容器的電容減小，由Q=cu可知，極板帶電荷量減小，D項錯誤.【答案】BC（2018?河北唐山一中高三上學期期中）如圖所示，A、B為水平放置的兩個平行金屬板，兩板相距d,分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一個小孔M和N.今有一帶電油滴，質(zhì)量為m，從A板的上方距A板為d的P點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，帶電油滴通過N孔時的動能EkV2mgd.若將極板A向上移一小段距離，到圖中虛線所示位置，則帶電油滴通過N孔時的動能Ek,和油滴所帶電荷的種類是A.A.油滴帶正電，EJ=EkC.油滴帶負電，EJ=EkB.油滴帶正電，Ek'VEk

D.油滴帶負電，Ek,<Ek【解析】 由題設條件知，把A板向上平移一小段距離，電場力做功不變，重力做功也不變，根據(jù)動能定理知，小球到達N點速度仍為原來的速度，小球會穿過N孔繼續(xù)下落,即動能與原來相等，根據(jù)電場力做負功，及電場強度的方向可知小球帶負電，故A、B、D錯誤，C正確.【答案】C（2018-江蘇泰州高三上學期期中）如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場加速后，進入偏轉(zhuǎn)電場，若加速電壓為U/偏轉(zhuǎn)電壓為U2.僅僅改變加速電壓后，電子在電場中的側(cè)移量J增大為原來的2倍，下列說法中正確的是（）A.加速電壓U1減小到了原來的1/2B.偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功變?yōu)樵瓉淼?倍C.電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時的速度變?yōu)樵瓉淼?倍D.電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時