第2章 专题4 带电粒子在交变电场中的运动-【高中必刷题】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册同步课件（粤教版2019）

物理 必修第三册 YJ 1 4 专题四 带电粒子在交变电场中的运动 刷难关 2 1.[山东济南2023高一下期末] 如图（a）所示，两个平行金属板、 竖直放置，两板间加上如图 （b）所示的电压.时，板比板电势高，此时在两板的正中央 点放一个电子，速度为 零，电子仅在静电力作用下运动，运动过程中始终未与极板相碰，下列时刻中电子速度和加速度 的方向相同的是( ) B 图（a） 图（b） A. B. C. D. 3 解析 依题意，结合题图（b）可知，在时，由于板比板电势高 ，则电子在 时间内，所受静电力向右，电子向右做匀加速直线运动；在 时间内，电子所受静电力向左，电子向右做减速运动，根据对称性可知 在时，电子速度为零；在 时间内，电子所受静电力向左， 电子向左做加速运动； 时间内，电子所受静电力向右，电子向左做减速 运动，所以结合选项，可知在 时，电子速度和加速度的方向是相同的，故选B. 4 【一题多解】电子做匀变速运动的加速度大小，作出电子的 图像 （如图乙所示），再作出电子的 图像（如图丙所示），便可更清晰地分析电子的运动情况. 甲 乙 丙 5 2.[江西九江2024高二上开学考] （多选）如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子 （不计重力），两板间距离足够大.当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在四个选项中，反映 电子速度、位移和加速度三个物理量随时间 的变化规律可能正确的是( ) BC A. B. C. D. 6 解析 分析电子一个周期内的运动情况，时间内，电子从静止开始向 板做匀加速直线运 动，～时间内继续沿该方向做匀减速直线运动，时刻速度为零，～时间内向 板做匀加速 直线运动，时间内向板做匀减速直线运动， 时刻速度为零，此时电子回到原点，接着重 复之前的运动，电子做匀变速直线运动时 图像应是抛物线，A错误；根据前面分析可知，B 图符合电子的运动情况，B正确，D错误；根据电子的运动情况，匀加速直线运动和匀减速直线 运动交替进行，而整个过程中的加速度大小不变，C正确. 7 3.[安徽合肥一中2024高二上检测] 如图甲所示，两平行金属板、 的板长和板间距离相等， 板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，在 时刻，一不计重 力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为， 时刻粒子 刚好沿 板右边缘射出电场.则( ) D 甲 乙 A.该粒子射出电场时的速度大小为 B.该粒子在时刻，速度大小为 C.若该粒子在时刻以速度 进入电场，则粒子会打在板上 D.若该粒子在时刻以速度 进入电场，则该粒子沿两极板中线水平射出 8 解析 粒子射入电场后在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上前半个周期内先做匀加速直线 运动，静电力做正功；在后半个周期内做匀减速直线运动，静电力做负功，竖直速度又减小为零， 所以时刻粒子射出电场时，竖直方向的速度为0，故从 边缘离开电场时速度是水平方向的，大 小为，故A错误；在时刻，粒子在水平方向上的分速度为，因为两平行金属板、 的板长 和板间距离相等，则有，解得，则时刻， ，根据平行四 边形定则知，粒子的速度大小为 ，故B错误；由于水平方向做匀速直线运动， 所以粒子无论什么时候进入电场，运动的时间都是，一个周期内静电力做功都为零，粒子在 时 刻以速度 进入电场，只是竖直方向先向下加速后再向下减速到零，然后继续向下加速后再向下减 速到零，粒子的水平速度为，从右边缘离开电场，故C错误；粒子在时刻以速度 进入电 场，竖直方向先向上加速再减速为零，再向下加速后减速 为零，一个周期内竖直方向的位移为 零，下一个周期重复这一过程，所以粒子沿两极板中线水平射出，故D正确. 9 4.[广东广州2024高二上质量检测] （多选）如图甲所示，真空中水平放置两块长度为 的平行 金属板、，两板间距为，两板间加上如图乙所示大小为 的周期性变化的电压，在两板左侧 紧靠板处有一粒子源，自时刻开始连续释放初速度大小为 、方向平行于金属板的相同 带电粒子，时刻释放的粒子恰好从板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期 ，粒子 质量为 ，不计粒子重力及粒子间相互作用，则( ) 甲 乙 10 A.在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为 B.粒子带的电荷量为 C.在时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了 D.在时刻进入的粒子刚好从 板右侧边缘离开电场 √ √ √ 解析 粒子进入电场后，水平方向做匀速运动，则 时刻进入电场的粒子在电场中运动时间 ，此时间正好是交变电场的一个周期，粒子在竖直方向先做加速