新课标2018年高考物理总复习配套讲义：第41课时带电体在电场中运动的综合问题

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1、第41课时带电体在电场中运动的综合问题(题型研究课)［命题者说］带电粒子、带电体在电场中的运动是高考的热点，经常进行综合性的考查。如带电粒子在交变电场中的运动、带电体在等效场中的圆周运动、力电综合问题等。这类问题综合性强，难度较大，对学生灵活运用知识分析解决问题的能力有较高的要求。一、带电粒子在交变电场中的运动问题1•解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法(1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，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边界条件。(2)分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二

2、定律及运动学规律分析；二是功能关系。(3)注意对称性和周期性变化关系的应用。2.常见的三类运动形式带电体做单向直线运动、直线往返运动或偏转运动。考法1粒子在交变电场中的直线运动•［例1］如图甲所示，真空中相距d=5cm的两块平行金属板A.B与电源连接(图中未画出)，其中B板接地(电势为零)，A板电势变化的规律如图乙所示。将一个质量/w=2.0X10一27炮、电量彳=+l・6Xl()T9c的带电粒子从紧邻〃板处释放，不计重力。求：甲乙⑴在r=o时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；(2)若A板电势变化周期T=1.0X10-5S,在r=o时将带电粒子从紧邻B板处无初速度释放

3、，粒子到达力板时速度的大小；T(3M板电势变化频率/满足什么条件时，在r=彳时从紧邻B板处无初释放该带电粒子,粒子不能到达力板？［详细分析］⑴加速度大小«=£=^=4.0X109m/s2oT(2)粒子在0〜了时间内做匀加速运动的位移大小T可以发现，位移大小与极板间的距离相等，故粒子在/=亍时恰好到达/板,由v=at解得r=2.0X104m/soTT,T.(3)粒子在才〜㊁向力板做匀加速运动，在㊁〜■了向/板做匀减速运动，由运动的对称性3T3T可知，在『=才时速度为零，故在丁~丁时间内，粒子反向向B板加速运动粒子运动时间T内的运动图像，如图所示。粒子向/板运动可能的最大位移xma

4、x=2x

5、rz^2=^T2o要求粒子不能到达力板，有xV"。结合/=£解得代入数据解得/>5*/2X104Hzo［答案］(1)4.0X109m/s2(2)2.0xl04m/s(3)/>5V2X104Hz么％规律方法么％(1)若粒子在交变电场中做单向直线运动，一般用牛顿运动定律结合运动学公式求解。(2)若粒子做往返运动，一般可以分段进行研究，有时结合运动图像分析更直观、简单。考法2带电粒子在交变电场中的偏转•［例2］(2017•淮安月考)如图甲所示，水平放置的平行金属板曲间的距离〃=0・1m,板长£=0.3m,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板，小孔恰好位于板的正中间。距金

6、属板右端x=0.5m处竖直放置一足够大的荧光屏。现在板间加如图乙所示的方波形电压，已知^/0=1.0X102Vo在挡板的左侧，有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板，粒子的质量加=1.0X10—7kg,电荷量0=1.0X10—2。速度大小均为r0=10X104m/so带电粒子的重力不计。求：VO三三三_甲乙(1)在r=0时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度；(1)荧光屏上出现的光带长度；(2)若撤去挡板，同时将粒子的速度均变为r=2.0X104m/s,则荧光屏上岀现的光带又为多长。［详细分析］(1)从r=0时刻进入的带电粒子水平方向速度不变。在电场中运动时

7、间tj21=_=3X10~5s,正好等于一个周期，竖直方向先加速运动后减速运动亍7；加速度大VqJJ小射出电场时竖直方向的速度flX^T=103m/so(2)无论何时进入电场，粒子射出电场时的速度均相同。偏转最大的粒子偏转量反方向最大偏转量+21-22-3dtj«(j7j2=0.5X10~2m形成光带的总长度I=dJ+di'=4・0><10一2皿。T(1)带电粒子在电场中运动的时间变为专，打在荧光屏上的范围如图所示。anny〃i=2万=3.75X10m”2=¥^=1・25X10一2m形成的光带长度/=”i+〃+〃2=U・15m。L［答案］(1)103m/s(2)4・0><10一

8、2皿(3)0.15m%%规律方法//〃〃(1)由水平射入电场的速度计算粒子在电场中运动的时间，分析该时间和偏转电压变化周期的关系。(2)找出正向偏转位移最大和反向偏转位移最大的粒子，确定它们进入电场的时刻，计算出光带总长度。［集训冲关］-U1•将如图所示交变电压加在平行板电容器/、〃两极板上，开始〃板电势比/板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设/、B两极板的距离足够大，下列说法正确的是()A.电子一直向着/板运动B.电子一直向着〃板运动C.电子先向