Question

16．一電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，此電場(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)力作用，則下列判斷正確的是（　　）

• A． 帶電粒子將向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)
• B． 在l～3s內(nèi)，電場(chǎng)力做功為零
• C． 2s末帶電粒子的速度為零
• D． 在2～4s內(nèi)，電場(chǎng)力做的功等于零

Answer 1

分析 從圖中可以看出，電場(chǎng)變化的周期是3s，在每個(gè)周期的第一秒和三秒內(nèi)，由電場(chǎng)力和牛頓第二定律可得出a₂是a₁的2倍，方向相反，從而分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況；
1～3s的時(shí)間內(nèi)，初速度不為零，末速度為零，做功不會(huì)為零；根據(jù)動(dòng)量定理可計(jì)算出2～4s內(nèi)的動(dòng)量的變化，分析速度的變化，由動(dòng)能定理判斷2～4s內(nèi)，電場(chǎng)力做的功情況．

解答 解：A、由圖可知，帶在第2s和第5s內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度是第1s以及第3、4s內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的2倍；由牛頓第二定律可知，帶電粒子在每個(gè)周期的第一秒和三秒內(nèi)，帶電粒子的加速度大小為a₁=$\frac{qU}{md}$，第二秒的加速度大小為a₂=2$\frac{qU}{md}$，得a₂=2a₁，粒子在第1s內(nèi)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，第2s內(nèi)沿原方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，1.5s末后開(kāi)始反方向運(yùn)動(dòng)，2s末速度向左，故AC錯(cuò)誤．
B、1～3s內(nèi)，帶電粒子的初速度不為零，末速度不為零，由動(dòng)能定理可知電場(chǎng)力所做的功不為零，故B錯(cuò)誤；
D、2～4s內(nèi)，電場(chǎng)力的沖量為 I=2qE₀×0.5+（-qE₀）×1=0，由動(dòng)量定理得知，初速度與末速度相等，由動(dòng)能定理得知，電場(chǎng)力做功為零．故D正確．
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況比較復(fù)雜，由于不同時(shí)段受力情況不同、運(yùn)動(dòng)情況也就不同，若按常規(guī)的分析方法，一般都較繁瑣，所以較好的分析方法就是利用帶電粒子的速度圖象來(lái)分析．但需要掌握好圖象的準(zhǔn)確應(yīng)用．