【物理】2020届一轮复习人教版带电粒子在交变电场中的运动课时作业

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【物理】2020届一轮复习人教版带电粒子在交变电场中的运动课时作业

‎2020届一轮复习人教版 带电粒子在交变电场中的运动 课时作业 ‎1.(2018·湖北省黄冈市模拟)一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图1所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子于t=0时刻由静止释放,若带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是(  )‎ 图1‎ A.带电粒子只向一个方向运动 B.0~2s内,电场力做功等于0‎ C.4s末带电粒子回到原出发点 D.2.5~4s内,电场力做功等于0‎ ‎2.(2018·山西省联考)如图2甲所示,两平行金属板MN、PQ的板长和板间的距离相等,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t=0时刻,一不计重力的带电粒子沿板间的中线垂直电场方向射入电场,粒子射入电场时的速度为v0,t=T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场.则(  )‎ 图2‎ A.该粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的 B.在t=时刻,该粒子的速度大小为2v0‎ C.若该粒子在时刻以速度v0进入电场,则粒子会打在板上 D.若该粒子的入射速度变为2v0,则该粒子仍在t=T时刻射出电场 ‎3.(多选)(2018·河北省邢台市质检)如图3甲所示,两平行金属板A、B放在真空中,间距为d,P点在A、B板间,A板接地,B板的电势φ随时间t变化情况如图乙所示.t=0时,在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子,当t=2T时,电子回到P点.电子运动中没与极板相碰,不计重力.则(  )‎ 图3‎ A.φ1∶φ2=1∶2‎ B.φ1∶φ2=1∶3‎ C.在0~2T内,当t=T时电子的动能最大 D.在0~2T内,电子的电势能减小了 ‎4.(2018·广东省五校协作体联考)如图4甲所示,真空中两块平行金属板与电源连接,A板与地连接,将一个带电粒子在A板处释放,不计重力,已知带电粒子的v-t图象如图乙所示,则B板的电势变化规律可能是(  )‎ 图4‎ ‎5.(多选)如图5甲所示,一平行板电容器极板长l=10cm,宽a=8cm,两极板间距为d=4cm,距极板右端处有一竖直放置的荧光屏.在平行板电容器左侧有一长b=8cm的“狭缝”粒子源,可沿着两板中心平面,均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为2×1010C/kg,速度为4×106m/s的带电粒子.现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电,已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期.下面说法正确的是(  )‎ ‎ ‎ 图5‎ A.粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为6.25cm B.粒子打在屏上的区域面积为64cm2‎ C.在0~0.02s内,进入电容器内的粒子有64%能够打在屏上 D.在0~0.02s内,屏上出现亮线的时间为0.0128s ‎6.(2018·山师附中模拟)如图6甲所示,A、B为两块平行金属板,板极间电压为UBA=1125V,两板中央各有小孔O和O′.现有足够多的电子源源不断地从小孔O由静止进入A、B之间.在B板右侧,平行金属板M、N长度均为L1=4×10-2m,板间距离d=4×10-3m,在距离M、N右侧边缘L2=0.1m处有一荧光屏P,当M、N之间未加电压时电子沿M板的下边沿穿过,打在荧光屏上的O″点并发出荧光.现在金属板M、N之间加上按如图乙所示规律变化的电压U,M板电势低于N板电势.已知电子质量为m=9.0×10-31kg,电荷量为e=1.6×10-19C.求:‎ 图6‎ ‎(1)每个电子从B板上的小孔O′射出时的速度为多大;‎ ‎(2)电子打在荧光屏上的范围是多少.‎ 答案精析 ‎1.D [画出带电粒子速度v随时间t变化的图象如图所示,v-t图线与时间轴所围“面积”表示位移,可见带电粒子不是只向一个方向运动,4s末带电粒子不能回到原出发点,A、C错误;2s末速度不为0,可见0~2s内电场力做功不等于0,B错误;2.5s和4s末,速度的大、小方向都相同,2.5~4s内电场力做功等于0,所以D正确.]‎ ‎2.A [设板间距离为L,不管电场方向如何,粒子进入板间后在水平方向不受力,一定做匀速运动,所以v0T=L.若初速度为2v0,则经过就会射出电场,选项D错误.在竖直方向,0~为匀加速运动,末速度v1=a×,偏移量x1=×a×=,~T为匀减速运动,竖直方向末速度v=a×-a×=0,即末速度为水平方向,与电场方向垂直,选项A正确.离开电场时的偏移量为x2=x1+a××-×a×=,整理可得=,即时刻的竖直速度v=a×==v0,合速度为=v0,选项B错误.若粒子在时刻进入电场,只不过偏转方向相反,仍会在t=T时刻从PQ右边缘射出,选项C错误.]‎ ‎3.BD ‎4.B [粒子分段做匀变速运动,所以电压是分段恒定值,C、D错误;通过图线的斜率可知,在0.25T~0.75T内,加速度不变,电压不变,故A错误,B正确.]‎ ‎5.BCD [设粒子恰好从极板边缘射出时极板两端的电压为U0,水平方向l=v0t,竖直方向=a0t2,又a0=,解得U0==128V,即当U≥128V时粒子打到极板上,当U<128V时粒子打到荧光屏上,设打到荧光屏上的粒子在竖直方向上偏转的最大位移为y,由几何关系和类平抛运动规律得=,解得y=d=4cm,选项A错误;由对称性知,粒子打到荧光屏上的区域总长度为2d,则粒子打到荧光屏上的区域面积为S=2da=64cm2,选项B正确;在前T,粒子打到荧光屏上的时间t0= ‎×0.005s=0.0032s,又由对称性知,在一个周期内,粒子打在荧光屏上的总时间t′=4t0=0.0128s,选项D正确;因为这些粒子均匀、连续地进入电场,设一个周期内进入电容器内的粒子能够打在荧光屏上的比例为η,此时电容器两端的电压U<128V,则η=×100%=64%,选项C正确.]‎ ‎6.(1)2×107m/s (2)范围为从O″向下0~0.012m内 解析 (1)电子在A、B两块金属板间加速,有eUBA=mv02,‎ 解得v0==m/s=2×107m/s;‎ ‎(2)由于电子穿过M、N间所用时间极短,故电子穿过M、N的过程可视为板间电压不变,当U1=22.5V时,电子经过MN极板向下的偏移量最大,为y1=·()2=2×10-3m,y1<d,说明所有的电子都可以飞出M、N.此时电子在竖直方向的速度的大小为vy=·=×m/s=2×106m/s.电子离开极板后,到荧光屏P的时间t2==s=5×10-9s,相应的偏移量为y2=vyt2=2×106×5×10-9m=10-2m.电子打在荧光屏上的总偏移量为y=y1+y2=2×10-3m+10-2m=0.012m.故电子打在荧光屏上的范围是从O″向下0~0.012m.‎
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