《高考物理二轮复习专项训练模型44 带电粒子在交变电场中运动模型（原卷版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习专项训练模型44 带电粒子在交变电场中运动模型（原卷版）（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模型44 带电粒子在交变电场中运动模型1（2011安徽理综卷第18题）图（a）为示波管的原理图。如果在电极YY之间所加的电压按图（b）所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图（c）所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是【参考答案】B【名师解析】：此题考查示波管。带电粒子在电场中的运动等知识点。由电极YY之间所加的电压按图（b）所示的规律变化可知，在y方向图形从y=0开始且向+y方向运动；由在电极XX之间所加的电压按图（c）所示的规律变化可知，在x方向图形从-x半个周期开始，所以在荧光屏上会看到的图形是B。答案：B2（2010江苏物理）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两
2、平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0(k1)。电压变化的周期为2，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。（1）若，电子在02r时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；（2）若电子在02r时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；（3）若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。【名师解析】：.（1）电子在0时间内做匀加速直线运动，加速度大小a1=，位移x1=a12。在2时间内先做匀减速直线运动，后反向做匀加
3、速直线运动，加速度大小a2=，初速度大小v1=a1。匀减速直线运动阶段位移x2=。依据题意，d x1+ x2解得 d。（2）在2n(2n+1) ,(n=0,1,2, ,99)时间内速度增量v1= a1 在(2n+1)2 (n+1) ,(n=0,1,2, ,99)时间内加速度的大小a2=速度增量v2=-a2(a)当0t-2n时电子的运动速度v=nv1+nv2+a1(t-2n)解得v=t-(k+1)n ,(n=0,1,2, ,99)(b)当0t-(2n+1) 时电子的运动速度v=(n+1) v1+nv2-a2 t-(2n+1) 解得v=(n+1)(k+1) -k,(n=0,1,2, ,99)（3）
4、电子在2(N-1) (2N-1) 时间内的位移x2N-1=v2N-2+a12电子在(2N-1) 2N时间内的位移x2N=v2N-1-a22由式可知v2N-2=(N-1)(1-k) 。由式可知，v2N-1=(N-Nk+k) 。依据题意，x2N-1+ x2N=0，解得 k=。最新模拟题1（2023安徽蚌埠二模）图（）为示波管的原理图。如果在电极 之间加图（）所示的电压，在电极 之间加 图（）所示的电压，则在荧光屏上会看到的图形是【参考答案】A【名师解析】在0t时间内，UY为正值恒定，在t2t时间内，UY为负值恒定，Ux如图（c）为扫描电压，所以在荧光屏上会看到的图形是为图A。2. (2022广东湛
5、江模拟)示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX和UYY随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（ ）A. B. C. D. 【参考答案】A【名师解析】UXX和UYY均为正值，电场强度方向由X指向X，Y指向Y，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。3. （2023江苏苏州2月开学摸底） (14分)如图a所示，水平放置的两正对、平行金属板A、B间加有如图b所示的交变电压UAB，现
6、有一带电粒子从A板左端边缘以速度v0水平射入电场粒子电荷量为q，质量为m，不计粒子重力(1) 若粒子能够射出电场，已知金属板长度为L，求粒子在电场中的运动时间t；(2) 若粒子在t时刻射入电场，经过一段时间后从A板右侧边缘水平射出，则板长L和两板间距d分别满足什么条件？(3) 若金属板足够长，要求t0时刻射入的粒子打到B板时动能最大，则两板间距d应当满足什么条件？【名师解析】(1) t(3分)(2) Lnv0T，n1、2、3(3分)d()22 (2分)解得d(1分)(“”号不写不扣分)(3) d()2(3分)解得d(2分) 注：如果不写小于共得3分； 如果用n 正确表示但未将n0带入，得2分即
7、d()2(2n1)，n0、1、2、3解得d，n0、1、2、3 4. （2023陕西西安重点高中高二质检）在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有位于O点且电荷量为Q的点电荷产生的电场E1，第二象限内有水平向右的匀强电场E2，第四象限内有方向水平、大小按图乙所示规律变化的电场E3，E3以水平向右为正方向，变化周期T.一质量为m、电荷量为q的离子从(x0，x0)点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动以离子经过x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力求：(1)离子刚进入第四象限时的速度大小；(2)E2的大小；(3)当t时，离子的速度；(4)当tnT时，离子的坐
8、标【参考答案】(1)(2)(3)，方向与水平方向成45角斜向右下(4)(n1)x0，2nx0【名师解析】(1)设离子刚进入第四象限的速度为v0.在第一象限内，有k，得v0.(2)在第二象限内，由动能定理得qE2x0mv解得E2.(3)离子进入第四象限后，在水平方向上，有v水平at，得v水平v0，v合v0，方向与水平方向成45角斜向右下(4)离子在第四象限中运动时，y方向上做匀速直线运动，x方向上前半个周期向右匀加速运动，后半个周期向右匀减速运动直到速度为0；每半个周期向右前进，每个周期前进x0，xx0nx0，yv0nT2nx0故tnT时，离子的坐标为(n1)x0，2nx05. （2022山东枣
9、庄一模）如图甲所示，在Oxyz坐标系中，存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E0，电荷量为q的带正电小球位于z轴负半轴上的P点，若小球以与z轴正方向夹角为的速度开始在yOz平面内运动，经过一段时间后，小球恰好经过O点且速度方向沿y轴正方向，大小为v。此时刻，将电场方向变成沿z轴正方向，其随时间变化的规律如图乙所示，同时在坐标系中加一沿x轴负方向的匀强磁场（图中未画出），小球在内做匀速直线运动，内恰好完成一个完整的匀速圆周运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）小球的质量m；（2）E1和B；（3）电场变化的周期T；（4）小球在T时刻的位置。【参考答案】（1）；（2），；（3）；（4）
10、（0，0）【名师解析】（1）小球从P到O运动过程中，受重力与电场力作用做类斜抛运动，设初速度大小为v0，时间为t0，沿y轴方向位移为零，则有沿y轴方向沿z轴方向联立可得（2）小球在内做匀速直线运动，由受力平衡条件有在内做匀速圆周运动，则有得，（3）小球在内恰好完成一个完整的匀速圆周运动，则得（4）小球在内做匀速直线运动，沿y轴方向位移为内恰好完成一个完整的匀速圆周运动，末位置与末位置相同。时间内小球的运动可以分解为以2v向右的匀速直线运动和以初速度v向左在yOz平面内的逆时针匀速圆周运动，由于时间正好等于小球圆周运动的一个周期，所以在T末的位置仍在y轴上，此段时间内的位移为则小球在T时刻在y轴
11、上的位置为小球在T时刻的位置坐标为（0，0）。 6. （2022河南许昌一模） 如图（1）中A和B是真空中的两块面积很大的平行金属板，加上周期为T的交变电压，在两板间产生交变的匀强电场。已知B板电势为零，A 板电势A随时间t变化的规律如图（2）所示。A板电势最高值为，最低值为-。已知在t=0时刻，一个电荷量为-e的电子（重力不计） ，在电场力的作用下，从B板的小孔中由静止开始向A板运动，当t= T时，电子刚好到达A板。如果该电子是在时刻才从B板的小孔由静止开始运动，求:（1）从到时间内，电场力对该电子所做的功;（2）该电子运动多长时间才能第一次到达A板?【参考答案】（1）W=e；（2）1.57
12、T【名师解析】（1）设A、B两板间距为d，电子运动的加速度大小为a，对于t=0时刻进入的电子，前半周期向右匀加速运动，后半周期向右匀减速运动到速度为零。前半周期和后半周期位移相同，均为，有d=2 对于t=进入的电子，有在=内向右匀加速，有x1= 解得x1= 设从到的时间内，电场力对该电子所做的功为W，有：W=e （2）在=内向右匀减速到速度为零，有x2=x1=在=内反向向左匀加速，有x3= 解得x3= 在=内反向向左匀减速到速度为零，有x4= x3=在=内继续向右匀加速，有x5=x1=所以电子运动T+后，距B板距离为：x=x1+x2-x3-x4+x5=+-+=d 在t=时刻，电子的速度为v=a
13、解得v= 从t=时刻开始，设再经过t时间，电子刚好到达A板，有x6=vt-at2d=+x6解得t=（）T （+）T不符合题意，舍去 所以总时间为t0=T+t=1.57T7. （2022江苏镇江期中）(16分)如图甲所示，P点处有质量为m、电荷量为q的带电粒子连续不断地“飘入”电压为U0的加速电场，粒子经加速后从O点水平射入两块间距、板长均为l的水平金属板间，O为两板左端连线的中点荧光屏MO1N为半圆弧面，粒子从O点沿直线运动到屏上O1点所用时间为l.若在A、B两板间加电压，其电势差UAB随时间t的变化规律如图乙所示，所有粒子均能从平行金属板右侧射出并垂直打在荧光屏上被吸收已知粒子通过板间所用时
14、间远小于T，粒子通过平行金属板的过程中电场可视为恒定，粒子间的相互作用及粒子所受的重力均不计，求：(1) 粒子在O点时的速度大小；(2) 图乙中U的最大值；(3) 粒子从O点到打在屏上的最短时间 甲 乙【名师解析】. (1) 由动能定理得U0qmv，(2分)解得v0.(2分)(2) 粒子从极板右侧边缘射出时，对应的电压最大，此时竖直偏转量y，(1分)水平方向lv0t，(1分)竖直方向yat2，(1分)a，(1分)解得Um2U0.(2分)(3) 由题意得OOv0t2l，半圆荧光屏的圆心与两极板中心重合，才能使粒子全部垂直撞击在屏幕上，当粒子从极板右侧边缘射出时，水平总位移最小，故时间最短，(1分)由tan ，vyat，解得tan 1或45，(2分)水平总位移xl，时间t.(3分)8.（2024江苏省如东市名校联考）如图甲所示，平行金属板A
