临界生辅导10--带电粒子在周期性电场中运动(答案)资料

试卷第1页，总8页临界生辅导10--带电粒子在周期性电场中的运动学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________第I卷（选择题）1．如图甲所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交流电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是（）A．0t04TB．2Tt034TC．34Tt0TD．Tt098T【答案】B【解析】试题分析：若0＜t0＜4T，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以A错误．若2T＜t0＜34T，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在A板上，所以B正确．若34T＜t0＜T，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在B板上，所以C错误．若T＜t0＜98T，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以D错误．故选B。考点：带电粒子爱匀强电场中的运动2．平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况。下图中能定性描述粒子运动的速度图象正确的是（）试卷第2页，总8页A．B．C．D．【答案】A【解析】试题分析：开始粒子在匀强电场中从静止运动，前半个周期是匀加速运动，后半个周期是匀减速运动，在下一个周期中仍是这样：继续向前匀加速运动，再匀减速运动，这样一直向前运动下去，速度的方向不变，而大小先增大后减小，再增大，再减小，故选项A正确。考点：带电粒子在匀强电场中的运动、牛顿第二定律【名师点睛】不计重力的带电粒子在周期变化的电场中，在电场力作用下运动．速度随着时间变化的关系由加速度来确定，而加速度是由电场力来确定，而电场力却由电势差来确定。3．如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力，以向左为正方向），两板间距离足够大，当两板间加上如图乙所示的电压后，在下图中反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是（）【答案】AD试卷第3页，总8页【解析】试题分析：分析电子一个周期内的运动情况：04T～时间内，电子从静止开始向A板做匀加速直线运动， 42TT～沿原方向做匀减速直线运动，2T时刻速度为零．3 24TT～时间内向B板做匀加速直线运动，34TT～时间内做匀减速直线运动．接着周而复始；根据匀变速运动速度图象是倾斜的直线可知，A图符合电子的运动情况，故A正确C错误；电子做匀变速直线运动时x-t图象应是抛物线，故B错误；根据电子的运动情况：匀加速运动和匀减速运动交替产生，而匀变速运动的加速度不变，a-t图象应平行于横轴，故D正确．考点：考查了带电粒子在交变电场中的运动【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化的观点，选用动能定理和功能关系求解4．（多选）如图，A板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律如图所示．电子只受电场力的作用，且初速度为零，则（）A．若电子在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动B．若电子在t=0时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上C．若电子在8Tt时刻进入的，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上D．若电子是在4Tt时刻进入的，它将时而向B板、时而向A板运动【答案】ACD【解析】试题分析：若电子在t=0时刻进入的，它将在电场力作用下，先加速向B运动，后减速向B运动，接着加速向B运动，后减速向B运动，因此它一直向B板运动，直到到达B板，故A正确，B错误；若电子在8Tt时刻进入的，从8T到78T它先向B板加速运动，后减速运动，当78T到98T，电子回头运动，当98T到158T又向B运动，这样时而向B板运动，时而向A试卷第4页，总8页板运动，最后打到B板上，故C正确；同理，若电子是在t=T/4时刻进入的，它将时而向B板、时而向A板运动，故D正确；故选ACD．考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】因极板间加交变电场，故粒子的受力是周期性变化的，本题应通过受力情况先确定粒子的运动情况．根据位移情况判断电子能否打在B板上。5．示波管的内部结构如图甲所示。如果在偏转电极XX/、YY/之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX/之间和YY/之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中（a）、（b）所示的两种波形。则A．若XX/和YY/分别加电压（3）和（1），荧光屏上可以出现图乙中（a）所示波形B．若XX/和YY/分别加电压（4）和（1），荧光屏上可以出现图乙中（a）所示波形C．若XX/和YY/分别加电压（3）和（2），荧光屏上可以出现图乙中（b）所示波形D．若XX/和YY/分别加电压（4）和（2），荧光屏上可以出现图乙中（b）所示波形【答案】AC【解析】试题分析：要在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象．XX′偏转电极要接入锯齿形电压，即扫描电压．B和D在XX′偏转电极所加的电压（4）不可能要水平向完成偏转，而AC在XX′偏转电极接入的是（3）锯齿形电压可实现显示的为YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压．故AC正确，BD错误．故选：AC考点：示波器的原理.6．一对平行金属板长为L，两板间距为d，质量为m，电荷量为e的电子从平行板左侧以速度v0沿两板的中线不断进入平行板之间，两板间所加交变电压uAB如图所示，交变电压的周期02vLT，已知所有电子都能穿过平行板，且最大偏距的粒子刚好从极板的边缘飞出，试卷第5页，总8页不计重力作用，则A.所有电子都从右侧的同一点离开电场B.所有电子离开电场时速度都是v0C.t＝0时刻进入电场的电子，离开电场时动能最大D.t＝4T时刻进入电场的电子，在两板间运动时最大侧位移为16d【答案】BD【解析】试题分析：电子进入电场后做类平抛运动，不同时刻进入电场的电子竖直方向分速度图象如图，根据图象的“面积”大小等于位移可知，各个电子在竖直方向的位移不全相同，故所有电子从右侧的离开电场的位置不全相同．故A错误．由图看出，所有电子离开电场时竖直方向分速度vy=0，速度都等于v0，故B正确．由上分析可知，电子离开电场时的速度都相同，动能都相同．故C错误．4Tt时刻进入电场的电子，在43Tt时刻侧位移最大，最大侧位移为16)4(21222maxaTTay①在t=0时刻进入电场的电子侧位移最大为d21，则有：2)2(21421Tad②联立①②得：16maxdy故D正确．故选BD考点：带电粒子在匀强电场中的运动.试卷第6页，总8页7．一平行板电容器长l＝10cm，宽a＝8cm，板间距d＝4cm，在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源，沿着两板中心平面，连续不断地向整个电容器射入离子，它们的比荷均为2×1010C/kg，速度均为4×106m/s，距板右端l/2处有一屏，如图甲所示，如果在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的随时间变化的电压，由于离子在电容器中运动所用的时间远小于电压变化的周期，故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场．试求：（1）离子打在屏上的区域面积；（2）在一个周期内，离子打到屏上的时间．【答案】（1）264cmS（2）st0128.0【解析】试题分析：（1）设离子恰好从极板边缘射出时极板两端的电压为U0，水平方向：tvl0①竖直方向：2212atd②又mdqUa0③由①②③得：22020qlvmdU代入数据得：VU1280，即当128UV时离子打到极板上，当128UV时离子打到屏上，利用推论：打到屏上的离子好像是从极板中心沿直线射到屏上，由此可得：2222dylll，试卷第7页，总8页解得：dy，又由对称性知，打到屏上的总长度为2d则离子打到屏上的区域面积为2642cmdaS（2）在前14T，离子打到屏上的时间：sst0032.0005.02001280又由对称性知，在一个周期内，打到屏上的总时间：stt0128.040考点：带电粒子在匀强电场中的运动。【名师点睛】（1）离子进入电场后做类平抛运动，先由类平抛运动的知识求出离子恰好从极板边缘射出时的电压，利用推论，求出离子打在屏上最大的偏转距离．即可得到离子打在屏上的区域面积；（2）在第（1）问的基础上，根据临界情况的电压，求出在一个周期内，离子打到屏上的时间。8．如图所示，两平行金属板水平放置,板间存在着如图所示的交变电场，极板长为L，板间距离为d，取竖直向上的方向为电场强度的正方向。一带电量为q的正电荷从两板正中间的位置由左侧射入板间，初速度为0v，已知电荷所受电场力大小是其重力的2倍，重力加速度为g，且0时刻射入的粒子正好可从板间射出。求：（1）两板间距d应满足的条件；（2）0时刻射入的粒子射出板间时的动能【答案】（1）2023vgLd；（2）)(42022200vLgvgqEEk【解析】试题分析：（1）0-0 2Lv内，电荷所受的电场力方向竖直向上，根据牛顿第二定律得，0v试卷第8页，总8页01qEmgagm＝＝，则粒子向上运动的位移222112200481122LgLyatgvv＝＝＝，粒子的速度102ygLvatv＝＝，00 2LLvv内，电荷所受的电场力方向竖直向下，根据牛顿第二定律得，023qEmgagm＝＝，向上速度减为零的时间20062yvLLtavv＝＝＜，知在竖直方向上粒子向上做匀减速运动到零后再向下做匀加速运动，向上匀减速运动的位移222220222042624ygLvvgLyagv＝＝，可知21220 26dgLyyv＝．则2203gLdv．（2）粒子射出复合场时，竖直方向的分速度2002yyLgLvvavv＝＝，负号表示方向．则射出时的动能222002222200202011224()()kygLEmvvmvvqEgLvgv＝考点：电荷在复合场中的运动【名师点睛】本题考查电荷在复合场中的运动，知道前一段时间和后一段时间内竖直方向的加速度不同，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解。