链接高考7 电场中的力电综合问题
考点一 带电粒子在交变电场中的运动问题
[考点解读]
1.常见的交变电场
常见的交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等.
2.常见的题目类型
(1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解).
(2)粒子做往返运动(一般分段研究).
(3)粒子做偏转运动(一般分解研究).
3.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.
[典例赏析]
[典例1] 如图甲所示,A和B是真空中正对面积很大的平行金属板,O点是一个可以连续产生粒子的粒子源,O点到A、B的距离都是l.现在A、B之间加上电压,电压UAB随时间变化的规律如图乙所示.已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生300个粒子,粒子质量为m、电荷量为-q.这种粒子产生后,在电场力作用下从静止开始运动.设粒子一旦碰到金属板,它就附在金属板上不再运动,且电荷量同时消失,不影响A、B板电势.不计粒子的重力,不考虑粒子之间的相互作用力.已知上述物理量l=0.6 m,U0=1.2×103 V,T=1.2×10-2s,m=5×10-10 kg,q=1.0×10-7 C.
(1)在t=0时刻产生的粒子,会在什么时刻到达哪个极板?
(2)在t=0到t=这段时间内哪个时刻产生的粒子刚好不能到达A板?
(3)在t=0到t=这段时间内产生的粒子有多少个可到达A板?