带电粒子在交变电场中的运动20131014.doc

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1、内装订线学校:_姓名:_班级:_考号:_外装订线绝密启用前2013-2014学年度?学校10月月考卷试卷副标题考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx题号一二三四五六总分得分注意事项:1答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2请将答案正确填写在答题卡上第I卷(选择题)请点击修改第I卷的文字说明评卷人得分一、选择题(题型注释)1粗糙绝缘的水平地面上,有两块竖直平行相对而立的金属板AB. 板间地面上静止着带正电的物块,如图甲所示,当两金属板加图乙所示的交变电压时,设直到时刻物块才开始运动,(最大静摩擦力与动摩擦力可认为相等),则:( )A.在时间内,物块受到逐渐增大的摩擦力,方向水

2、平向右B.在时间内,物块受到的摩擦力,先逐渐增大,后逐渐减小C.时刻物块的速度最大D.时刻物块的速度最大【答案】C【解析】试题分析:在时间内,电场力小于最大静摩擦力,物体静止,静摩擦力等于电场力 电压增大摩擦力增大,但是,正电荷所受电场力与电场同向向右,所以摩擦力方向水平向左,答案A错。在时间内,电场力大于最大静摩擦力,物体一直加速运动,摩擦力为滑动摩擦力,由于正压力即重力不变所以摩擦力不变,答案B错。到阶段,电场力小于摩擦力,但物体仍在运动为减速运动所以时刻速度最大答案C对D错。考点:力与运动2如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压,t0时,Q板比P板电势高5

3、V,此时在两板的正中央M点有一个电子,速度为零,电子在电场力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化。假设电子始终未与两板相碰。在0t81010s的时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小的时间是( )A0t21010sB21010st41010sC41010st61010sD61010st81010s【答案】D【解析】试题分析:作出粒子运动的vt图像如图所示。由图像可知正确选项为D。或者:在时间内,Q板比P板电势高5V,方向水平向左,所以电子所受电场力方向向右,加速度方向也向右,所以电子向右做匀加速直线运动;在时间内,Q板比P板电势低5V,电场强度方向水平向右,所以电子所

4、受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向右做匀减速直线运动,当时速度为零;在时间内,Q板比P板电势低5V,电场强度方向水平向右,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向左做匀加速直线运动;在时间内,Q板比P板电势高5V,电场强度方向水平向左,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向左做匀减速直线运动,到810-10s时刻速度为零,恰好又回到M点综上分析可知:在时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小故选D考点:带电粒子在匀强电场中的运动;点评:平行板电容器两极板带电后形成匀强电场,带电离子在电场中受到力的作用,根据牛顿第二定律求出加速度,

5、根据运动学基本公式分析即可求解3在空间有正方向为水平向右,场强按如图所示变化的电场,位于电场中A点的电子在t=0时静止释放,运动过程中只受电场力作用。在t=1s时,电子离开A点的距离大小为l,那么在t=3s时,电子将处在( )AA点右方3l处 BA点左方2l 处 CA点左方3l处 DA点 【答案】C【解析】试题分析:加图中电场,电子在t=0时静止释放,电子开始向板匀加速,t=1s时,电子离开A点的距离大小为l,之后再做相同大小加速度的匀减速运动,经过1s,电子速度减为零,距离A点2l,之后重复前面的过程,3s时与A点的距离为3l, C正确故选:C.考点:带电粒子在电场中的运动点评:电子在不同的

6、时刻进入电场,运动情况是不同的,一定要结合题目要求进行分析。4如图所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图所示的交变电压,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()A0t0B. t0C. t0T DTt0【答案】B【解析】若0t0,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t0,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

7、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t0T,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Tt0,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5某平行金属板间加如图2所示的周期性变化的电压,重力不计 的带电粒子静止在平行板中央,从t0时刻开始将其释放,运动过程中无碰板情况图3中能正确定性描述粒子运动的速度图象的是 () 【答案

8、】A【解析】粒子在前半个周期沿着正方向做匀加速直线运动,后半个周期沿着正方向做匀减速直线运动,A对;6如图(甲)所示,两个平行金属板PQ正对竖直放置,两板间加上如图(乙)所示的交变电压.t=0时,Q板比P板电势高U0,在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始运动(电子所受重力可忽略不计),已知电子在04t0时间内未与两板相碰.则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是( )A.0tt0 B.t0t2t0C.2t0t3t0 D.3t0t4t0【答案】C【解析】在0t0时间内,电子向右做初速度为零的匀加速运动,在t02t0时间内,电子向右做匀减速运动,直到速度减小到零;在2t03t0时

9、间内,电子向左做初速度为零的匀加速运动,在3t04t0时间内,电子向左做匀减速运动,直到速度减小为零.所以电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是2t03t0,所以正确选项是C.7如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象。当t0时,在电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是 ( ) A带电粒子将始终向同一个方向运动B2s末带电粒子回到原出发点C带电粒子在0-3s内的初、末位置间的电势差为零D0-2s内,电场力的总冲量为零,电场力的总功不为零【答案】C【解析】设水平向右为正方向,设粒子带正电,设0-1s内:电场水平向左,带电粒子受到的电场力水平向左,

10、粒子将向左做匀加速直线运动 1-2s内:电场水平向右,粒子受到的电场力水平向右,粒子将向左先做匀减速直线运动 即在1-1.5s内往左匀减速,在1.5-2s内往右匀加速1-1.5s内 15-2s内 2-3s内:电场水平向左,粒子受到的电场力水平向左,粒子将向右做匀减速直线运动 即3s时速度恰好减小为0,这1s内物体往右运动的位移为:1s15s2s3s做出0-3s内的运动草图,可知3s时物体恰好回到出发点,所以AB错误C正确;0-2s内电场力的冲量,D错误。8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电子(不计重力),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电子速度位移

11、加速度和动能四个物理量随时间变化规律的是:( )【答案】A【解析】由牛顿第二定律:,可知电子的加速度大小不变,方向改变,C错;根据牛顿第二定律的瞬时性,电子先向右匀加T/4,之后匀减T/4,接着反向匀加T/4,再匀减T/4,做周期性往复运动。A对,B错;在第一个T/4周期内,动能不是直线,所以D错。9如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象。当t0时,在电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是 ( ) A带电粒子将始终向同一个方向运动B2s末带电粒子回到原出发点C带电粒子在0-3s内的初、末位置间的电势差为零D0-2s内,电场力的总冲量为零,电场力的

12、总功不为零【答案】C【解析】根据图像可知,粒子第一秒做匀加速运动,第二秒加速度加倍,所以开始做匀减速运动,后来反向做匀加速运动,第三秒做匀减速运动,3S末回到出发点,且速度为零。带电粒子将做往返运动,A错,3s末带电粒子回到原出发点,B错。带电粒子在0-3s内初末速度都为零。故动能的改变量为零,即电场力做功为零所以初、末位置间的电势差为零,C对。0-2s内,电场力的总冲量不为零,电场力的总功不为零,D错10如图,A板的电势UA0,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t0时刻进入的,它将一直向B板运动B若电子在t0时刻进入的,它将时而向

13、B板运动,时而向A板运动,最后打在B板上C若电子在tT/8 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tT/4时刻进入的,它将时而向B板、时而向A板运动【答案】ACD【解析】电子若是在t0时刻进入,先受向上的电场力作用,加速向上运动,之后受向下的电场力作用做匀减速直线运动,速度时间图像:A对,B错;若0t,电子先加速向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,每次向上运动的距离大于向下运动的距离,最终打在B板上,C 对;若电子是在tT/4时刻进入的先加速向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。每次向上运动的距离等于向下运动的距离,做往复运动,D对;故答案选ACD。本题考查带电粒子在周期性电场中运动的问题,关键是分析电子的运动情况第II卷(非选择题)请点击修改第II卷的文字说明评卷人得分二、填空题(题型注释)评卷人得分三、实验题(题型注释)评卷人得分四、计算题(题型注释)11在真空中速度为v=6.4107m/s的电子束连续射入两平行板间,如图所示,极板长度L=8.010-2m间距d=5.010-2m,两极板不带电时,电子将沿极板间的中线通过,在极板上加一个50Hz的交变电压u=U0sint,如果所加电压的最大值U0超过某值UC时,电子束将有时能通过两极板

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