帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、能力訓(xùn)練7帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（時(shí)間60分鐘，賦分100分）訓(xùn)練指要帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析，涉及電場(chǎng)知識(shí)、力學(xué)知識(shí)等內(nèi)容，隨著科技的發(fā)展及高考試題應(yīng)用性、實(shí)踐性的增強(qiáng)和提高，本訓(xùn)練點(diǎn)知識(shí)在整個(gè)電磁學(xué)中的位置愈加顯得重要.通過(guò)訓(xùn)練，逐步掌握此類問(wèn)題的分析方法.第11題為創(chuàng)新題，使我們了解本訓(xùn)練點(diǎn)知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用.一、選擇題（每小題5分，共25分）1.在兩金屬板(平行）分別加上如圖2—7—1中的電壓，使原來(lái)靜止在金屬板中央的電子有可能做振動(dòng)的電壓圖象應(yīng)是（設(shè)兩板距離足夠大）圖2—7—1圖2—7—2(甲)2.有一個(gè)電子原來(lái)靜止于平行板電

2、容器的中間，設(shè)兩板的距離足夠大，今在t=0開始在兩板間加一個(gè)交變電壓，使得該電子在開始一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的v—t圖線如圖2—7—2(甲)所示，則該交變電壓可能是圖2—7—2(乙)中的哪些圖2—7—2（乙）3.一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖2—7—3所示，在這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)帶電粒子，在t=0時(shí)刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則電場(chǎng)力的作用和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況是圖2—7—3A.帶電粒子將向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.0~3s內(nèi)，電場(chǎng)力的沖量等于0，電場(chǎng)力的功亦等于0C.3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)D.2s~4s內(nèi)電場(chǎng)力的沖量不等于0，而電場(chǎng)力

3、的功等于04.一束電子射線以很大恒定速度v0射入平行板電容器兩極板間，入射位置與兩極板等距離，v0的方向與極板平面平行.今以交變電壓U=Umsinωt加在這個(gè)平行板電容器上，則射入的電子將在兩極板間的某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn).圖2—7—4中的各圖以陰影區(qū)表示這一區(qū)域，其中肯定不對(duì)的是圖2—7—45.圖2—7—5中A、B是一對(duì)中間開有小孔的平行金屬板，兩小孔的連線與金屬板面相垂直，兩極板的距離為l，兩極板間加上低頻交變電流.A板電勢(shì)為零，B板電勢(shì)U=U0cosωt，現(xiàn)有一電子在t=0時(shí)穿過(guò)A板上的小孔射入電場(chǎng)，設(shè)初速度和重力的影響均可忽略不計(jì)，則電子在兩極板間可能

4、圖2—7—5A.以AB間的某一點(diǎn)為平衡位置來(lái)回振動(dòng)B.時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，但最后穿出B板C.如果ω小于某個(gè)值ω0，l小于某個(gè)值l0，電子一直向B板運(yùn)動(dòng)，最后穿出B板D.一直向B板運(yùn)動(dòng)，最后穿出B板，而不論ω、l為任何值二、填空題（每小題6分，共12分）6.如圖2—7—6（甲）所示，在兩塊相距d=50cm的平行金屬板A、B間接上U=100V的矩形交變電壓，（乙）在t=0時(shí)刻，A板電壓剛好為正，此時(shí)正好有質(zhì)量m=10-17kg，電量q=10-16C的帶正電微粒從A板由靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，不計(jì)微粒重力，在t=0.04s時(shí)，微粒離A板的水平距離

5、是______s.圖2—7—67.如圖2—7—7所示，水平放置的平行金屬板下板小孔處有一靜止的帶電微粒，質(zhì)量m，電量-q，兩板間距6mm，所加變化電場(chǎng)如圖所示，若微粒所受電場(chǎng)力大小是其重力的2倍，要使它能到達(dá)上極板，則交變電場(chǎng)周期T至少為_______.圖2—7—7三、計(jì)算題（共63分）8.（15分）N個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增大的金屬圓筒和一個(gè)靶，沿軸線排成一串，如圖2—7—8所示（圖中只畫出了6個(gè)圓筒做為示意）.各筒和靶相間的接到頻率為f，最大電壓為U的正弦交流電源的兩端.整個(gè)裝置放在真空容器中，圓筒的兩底面中心開有小孔，有一質(zhì)量為m，帶電量為q的正離子沿軸線射入

6、圓筒，并將在圓筒間及圓筒與靶間的縫隙處受到電場(chǎng)力的作用而加速（圓筒內(nèi)都沒(méi)有電場(chǎng)），縫隙的寬度很小，離子穿過(guò)縫隙的時(shí)間可以不計(jì).已知離子進(jìn)入第一個(gè)圓筒左端的速度為v1,且此時(shí)第一、二兩個(gè)圓筒間的電勢(shì)差φ1-φ2=-φ，為使打到靶上的離子獲得最大能量，各個(gè)圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件？并求出在這種情況下打到靶上的離子動(dòng)能.圖2—7—89.（15分）如圖2—7—9（甲）為平行板電容器，板長(zhǎng)l=0.1m，板距d=0.02m.板間電壓如圖（乙）示，電子以v=1×107m/s的速度，從兩板中央與兩板平行的方向射入兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，為使電子從板邊緣平行于板的方向射出，電子應(yīng)

7、從什么時(shí)刻打入板間？并求此交變電壓的頻率.(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電量e=1.6×10-19C)圖2—7—910.(15分)如圖2—7—10甲所示，A、B為兩塊距離很近的平行金屬板，板中央均有小孔.一電子以初動(dòng)能EkO=120eV,從A板上的小孔O不斷地垂直于板射入A、B之間，在B板的右側(cè)，偏轉(zhuǎn)板M、N組成一勻強(qiáng)電場(chǎng)，板長(zhǎng)L=2×10-2m，板間距離d=4×10-3m；偏轉(zhuǎn)板加電壓為U2=20V，現(xiàn)在A、B間加一個(gè)如圖乙所示的變化電壓U1，在t=2s時(shí)間內(nèi)，A板電勢(shì)高于B板，則在U1隨時(shí)間變化的第一周期內(nèi).圖2—7—10(1)在哪段時(shí)間內(nèi)，

8、電子可從B板上小孔O′射出？(2)在哪段時(shí)間內(nèi)，電