2023届高考物理二轮小专题复习学案：专题49带电粒子在交变电场中的运动

专题49带电粒子在交变电场中的运动 【知识梳理】 带电粒子在交变电场中的运动，通常讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)的情形． 一、带电粒子在交变电场中的直线运动 1．此类问题中，带电粒子进入电场时初速度为零，或初速度方向与电场方向平行，带电粒子在交变静电力的作用下，做匀加速与 交替的直线运动． 2．该问题通常用动力学知识分析求解，重点分析各段时间内的加速度、运动性质，每段时间与交变电场的周期T间的关系等． 3．常用v－t图像法来处理此类问题，通过画出粒子的v－t图像，可将粒子复杂的运动过程形象、直观地反映出来，便于求解． 二、带电粒子在交变电场中的偏转 1．当粒子垂直于交变电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为 运动，沿电场方向的分运动具有 性． 2．研究带电粒子在交变电场中的偏转，关键是研究沿电场方向的分运动。根据电场变化的特点，利用牛顿第二定律正确地判断粒子的运动情况，分段求解带电粒子运动的末速度、位移等，必要时可利用vy－t图像进行分析。 3．注重全面分析(分析受力特点和运动规律)：抓住粒子运动时间上的周期性和空间上的对称性，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的临界条件． 4．对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场，若粒子穿过板间的时间极短，带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动，所受静电力可视为 ． 【专题练习】 一、单项选择题 1．如图甲所示，电子原静止在两平行金属板A、B间的a点，t=0时刻开始A、B板间的电势差按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A．t1时刻电子的位移最大 B．t2时刻电子的动能最大 C．电子可能在极板间做往复运动 D．电子能从小孔P飞出，且飞出的动能不大于eU0 2．图甲为示波管的原理图。如果在电极YY之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是（　　） A B C D 3．如图甲所示，在两距离足够大的平行金属板中央有一个静止的质子（不计重力），t=0时刻，A板电势高于B板电势，当两板间加上如图乙所示的交变电压后，下列图像中能正确反映质子速度v、位移x和动能Ek随时间变化规律的是（　　） A B C D 4．如图1所示，两水平金属板a、b间距为d，竖直荧光屏与极板右侧距离为L，两板上电压如图2所示。现有带正电的粒子（比荷为k）从两板左侧中点以水平速度v0连续射入电场中，已知所有粒子总能打到荧光屏上，金属板长为。不计重力和粒子间的相互作用，则荧光屏上呈现亮线的长度为（        ） A． B． C． D． 5．两块水平平行放置的金属板如图甲所示，一个电子（质量为m、电荷量为e）由静止开始，经电压为U0的电场加速后射入两板之间，若两板均不带电时，电子通过两板之间的时间为3t0。当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、最大值恒为U0的周期性电压时，电子在t＝0时刻沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。不计电子重力，对于该电子在极板之间的运动，以下说法正确的是（    ） A．该电子在两极板间一直做曲线运动 B．该电子在垂直于两板方向上一定先加速再匀速再加速 C．若该电子恰好能从下板右端离开，则离开下板时的动能为3eU0 D．若该电子恰好能从下板右端离开，则两板之间的距离为 二、多项选择题 6．如图甲所示，平行金属板A、B正对竖直放置，C、D为两板中线上的两点。A、B板间不加电压时，一带电小球从C点无初速释放，经时间T到达D点，此时速度为v。在A、B两板间加上如图乙所示的交变电压，t = 0带电小球仍从C点无初速释放，小球运动过程中未接触极板，则t = T时，小球（   ） A．在D点上方 B．恰好到达D点 C．速度等于v D．速度小于v 7．如图甲所示，真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（　　） A．在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为 B．粒子的电荷量为 C．在时刻进入的粒子刚好从两板中央离开电