20、电场和磁场：交变电磁场问题一、交变电场1．常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。2.常见的试题类型此类题型一般有三种情况：(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(一般根据交变电场特点分段研究)。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。例1、如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg，带电荷量为q＝2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1。从t＝0时刻开始，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(取水平向右为正方向，g取10m/s2)，求：(1)23s内小物块的位移大小。(2)23s内电场力对小物块所做的功。【解析】(1)0～2s内小物块的加速度为a1由牛顿第二定律得：E1q－μmg＝ma1即a1＝＝2m/s2，位移x1＝a1t12＝4m2s末的速度为v2＝a1t1＝4m/s2～4s内小物块的加速度为a2，由牛顿第二定律得E2q－μmg＝ma2即a2＝＝－2m/s2位移x2＝x1＝4m,4s末小物块的速度为v4＝0因此小物块做周期为4s的匀加速和匀减速运动第22s末的速度为v22＝4m/s，第23s末的速度v23＝v22＋a2t＝2m/s(t＝23s－22s＝1s)所求位移为x＝x1＋t＝47m。(2)23s内，设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理得W－μmgx＝mv232解得W＝9.8J。【答案】(1)47m(2)9.8J针对训练1．一电荷量为q(q＞0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，在t＝0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图11所示。不计重力。求在t＝0到t＝T的时间间隔内，(1)粒子位移的大小和方向；(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。【解析】：(1)带电粒子在0～、～、～、～T时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为a1、a2、a3、a4，由牛顿第二定律得a1＝①a2＝－2②a3＝2③a4＝－④(a)由此得带电粒子在0～T时间间隔内运动的加速度—时间图象如图(a)所示，对应的速度—时间图象如图(b)所示，其中v1＝a1＝⑤(b)由图(b)可知，带电粒子在t＝0到t＝T的时间间隔内位移大小为s＝v1⑥由⑤⑥式得s＝T2⑦它沿初始电场正方向。(2)由图(b)...
