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高中 | 带电粒子在交变电场中的运动题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.9 带电粒子在电场中的运动
带电粒子在交变电场中的运动
如图甲所示,两水平金属板间距为$d$,板间电场强度的变化规律如图乙所示。$t=0$时刻,一质量未知、电荷量为$-q$的微粒以初速度$v_{0}$沿中线射入两板间,$0\sim \dfrac{T}{3}$时间内微粒匀速运动,$T$时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触,重力加速度的大小为$g$,下列说法正确的是$(\qquad)$
金属板上极板带负电
","带电微粒的质量为$\\dfrac{E_{0}q}{g}$
","金属板的长度为$v_{0}T$
","整个过程电势能的增加量为$\\dfrac{1}{2}E_{0}qd$
"]$\rm AB$.$0\sim \dfrac{T}{3}$时间内微粒匀速运动,则有$qE_{0}=mg$,所以上极板带正电,且$m=\dfrac{E_{0}q}{g}$,故$\rm A$错误,$\rm B$正确。
$\rm C$.整个过程微粒水平方向做匀速直线运动,金属板长度$L=v_{0}T$,故$\rm C$正确。
$\rm D$.$\dfrac{1}{3}T\sim \dfrac{2}{3}T$内,微粒做平抛运动,$\dfrac{2T}{3}\sim T$时间内,微粒的加速度$2E_{0}q-mg=ma$,得$a=g$,方向竖直向上,微粒在竖直方向上做匀减速运动,$T$时刻竖直分速度为零,所以末速度的方向沿水平方向。在$\dfrac{T}{3}\sim \dfrac{2T}{3}$内和$\dfrac{2T}{3}\sim T$时间内竖直方向上的加速度大小相等,方向相反,则$\dfrac{T}{3}\sim \dfrac{2T}{3}$内和$\dfrac{2T}{3}\sim T$时间内位移的大小相等均为$\dfrac{1}{4}d$,所以整个过程中克服电场力做功为$W=2E_{0}q \cdot \dfrac{1}{4}d=\dfrac{1}{2}E_{0}qd$,故$\rm D$正确。
故选:$\rm BCD$。
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