《2013高考物理 考點訓(xùn)練例題精析 專題08 帶電粒子在電場中的運動》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2013高考物理 考點訓(xùn)練例題精析 專題08 帶電粒子在電場中的運動(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、帶電粒子在電場中的運動
例1、(01全國高考)如圖,虛線a、b和c是靜電場中的三個等勢面,它們的電勢分別為φa、φb、和φc,φa﹥φb﹥φc。一帶電的粒子射入電場中,其運動軌跡如實線KLMN所示,由圖可知 ( )
A、 粒子從K到L的過程中,電場力做負功
B、 粒子從L到M的過程中,電場力做負功
C、 粒子從K到L的過程中,靜電勢能增加
D、 粒子從L到M的過程中,動能減少
例2、如圖所示,有三個質(zhì)量相等,分別帶正電,負電和不 帶電 的小球,從上、下帶電平行金屬板間的P點.以相同速率垂直電場方向射入電場,它們分別落到A、B、C三點,則
2、 ( )?
(A) A帶正電、B不帶電、C帶負電
(B) 三小球在電場中運動時間相等
(C) 在電場中加速度的關(guān)系是aC>aB>aA
(D) 到達正極板時動能關(guān)系EA>EB>EC
例3、如圖所示,帶負電的小球靜止在水平放置的平行板電容 器兩板間,距下板0.8 cm,兩板間的電勢差為300 V.如果兩板間電勢差減小到60 V,則帶電小球運動到極板上需多長時間?
例4、絕緣的半徑為R的光滑圓環(huán),放在豎直平面內(nèi),環(huán)上套有一個質(zhì)量為m,帶電量為+q的小環(huán),它們處在水平向右的勻強電場中,電場強度為E(如圖
3、所示),小環(huán)從最高點A由靜止開始滑動,當(dāng)小環(huán)通過(1)與大環(huán)圓心等高的B點與(2)最低點C時,大環(huán)對它的彈力多大?方向如何?
例5、如圖4所示,質(zhì)量為、帶電量為的小球從距地面高處以一定的初速度水平拋出,在距拋出水平距離為L處,有一根管口比小球直徑略大的豎直細管,管的上口距地面,為使小球能無碰撞地通過管子可在管口上方整個區(qū)域里加一場強方向向左的勻強電場。求:(1)小球的初速度;(2)電場強度E的大?。唬?)小球落地時的動能。
4、
練習(xí)
1、如圖所示,有一質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴,被置于豎直放置的兩平行金屬板間的勻強電場中,設(shè)油滴是從兩板中間位置,并以初速度為零進入電場的,可以判定( ).
(A)油滴在電場中做拋物線運動
(B)油滴在電場中做勻加速直線運動
(C)油滴打在極板上的運動時間只決定于電場強度和兩板間距離
(D)油滴打在極板上的運動時間不僅決定于電場強度和兩板間距離,還決定于油滴的荷質(zhì)比
2、 (01全國理科綜合)圖中所示是一個平行板電容器,其電容為C,帶電量為Q,上極板帶正電?,F(xiàn)將一個試探電荷q由兩極板間的A點移動到B點,如圖所示。A、B兩點
5、間的距離為s,連線AB與極板間的夾角為30°,則電場力對試探電荷q所做的功等于 ( C )
A. B. C. D.
3、(01上海)A、B兩點各放有電量為+Q和+2Q的點電荷,A、B、C、D四點在同一直線上,且AC=CD=DB。將一正電荷從C點沿直線移到D點,則 ( B )
A、 電場力一直做正功
B、 電場力先做正功再做負功
C、 電場力一直做負功
D、電場力先做負功再做正功
4、如圖所示,在光滑的水平面上有一個絕緣彈簧振子,小球帶負電,在振動過程中,當(dāng)彈簧壓縮到最短時,突然加上一個水平向左的勻強電場,
A.
6、振子振幅增大
B.振子振幅減小
C.振子的平衡位置不變
D.振子的周期增大
5、若帶正電荷的小球只受到電場力作用,則它在任意一段時間內(nèi)
A.一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運動
B.一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運動
C.不一定沿電場線運動,但一定由高電勢處向低電勢處運動
D.不一定沿電場線運動,也不一定由高電勢處向低電勢處運動
6、如圖所示,兩平行金屬板a板對b板的電壓隨時間變化圖像如靜止釋放,已知在一個周
期內(nèi)電子沒有到達c面和d面,則以后到達c面或d面可能是:
A.向右運動時通過c面
B.向左運動時通過c面
C.向右運動時通過d面
D.向
7、左運動時通過d面
7、質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球,用一絕緣細線懸掛于O點,開始時它在A、B之間來回擺動,OA、OB與豎直方向OC的夾角均為如圖1所示。求(1)如果當(dāng)它擺到B點時突然施加一豎直向上的、大小為的勻強電場,則此時線中拉力(2)如果這一電場是在小球從A點擺到最低點C時突然加上去的,則當(dāng)小球運動到B點時線中的拉力
8、一個質(zhì)量為m、帶有電荷-q的小物體,可在水平軌道Ox上運動,O端有一與軌道垂直的固定墻、軌道處于勻強電場中,其場強大小為E,方向沿OX軸正方向,如圖所示。小物體以初速度v0從x0點沿OX軌道運動,運動時受到大小不變的摩擦力f作用,且f<qE;設(shè)小物體與墻碰
8、撞時不損失機械能,且電量保持不變,求它在停止運動前所通過的總路程s。
9、如圖3-2-11所示,在豎直平面內(nèi),有一半徑為R的絕緣的光滑圓環(huán),圓環(huán)處于場強大小為E,方向水平向右的勻強電場中,圓環(huán)上的A、C兩點處于同一水平面上,B、D分別為圓環(huán)的最高點和最低點.M為圓環(huán)上的一點,∠MOA=45°.環(huán)上穿著一個質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球,它正在圓環(huán)上做圓周運動,已知電場力大小qE等于重力的大小mg,且小球經(jīng)過M點時球與環(huán)之間的相互作用力為零.試確定小球經(jīng)過A、B、C、D點時的動能各是多少?
10、如圖3(a)所示,真空室中電極K發(fā)
9、出的電子(初速為零)。經(jīng)U=1000V的加速電場后,由小孔S沿兩水平金屬板A、B兩板間的中心線射入,A、B板長L=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B兩板間的電壓U隨時間t變化u—t圖線如圖3(b)。設(shè)A、B兩板間的電場可以看做是均勻的,且兩板外無電場。在每個電子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi),電場可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒,筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離,筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,周期,筒的周長,筒能接收到通過A、B板的全部電子。
答案
例1、AC 例2、AC
例3、解析:取帶電小球為研究對象,設(shè)它帶電量為q,則帶電小球受重力mg和電場力qE的作用
10、. 當(dāng)U1=300 V時,小球平衡: ①
當(dāng)U2=60 V時,帶電小球向下板做勻加速直線運動: ②
又 ③
由①②③得:
s=4.5×10-2 s
例4、解:(1)小環(huán)由A到B的過程中,重力做正功(),電場力也做正功(),彈力不做功;根據(jù)動能定理(設(shè)通過B點時速度大小為)
①
小環(huán)通過B點的運動方程為:②
解方程①和②,可知小環(huán)通過B點時,大環(huán)對它的彈力指向環(huán)心O,大小為
(2)小環(huán)由A到C的過程中,電場力與彈力都不做功,只有重力做功,設(shè)通過C點時小環(huán)的速度大小為,根據(jù)動能定理:
③
11、小環(huán)通過C點時的運動方程為
④
解方程③和④得:
例5、(1)從拋出點到管口小球的運動時間為,則。
水平方向做勻減速運動,則有。
(2)在水平方向上應(yīng)用牛頓第二定律有。由運動學(xué)公式知。由上二式。
(3)在全過程應(yīng)用動能定理得
小球落地時的動能。
練習(xí) 1、BD 2、C 3、B 4、B 5、D 6、C
7、解:(1)小球擺到B點時,速度為零,突然加上電場,小球受到電場力: 方向向上,小球受到的合力為零,小球?qū)⒃贐處靜止而達到平衡狀態(tài)。。
(2)小球擺
12、到平衡位置C時,由機械能守恒定律:
得 ,
這時突然加上電場,電場力仍與重力平衡,小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運動,繩的拉力提供做圓周運動的向心力。
8、解:由于f<qE,所以物體最后停在O點,物體停止運動前所通過的總路程為s,根據(jù)動能定理有
所以
9、解根據(jù)牛頓第二定律
當(dāng)小球從M點運動到A點的過程中,電場力和重力做功分別為
根據(jù)動能定理得:
同理:
10、解(1)以時(見圖b此時)電子打到圓筒記錄紙上的點作為坐標系的原點,并取軸豎直向上,試計算電子打到記錄紙上的最高點的坐標和坐標(不計重力)。
(2)在給出的坐標紙(如圖
13、d)上定量地畫出電子打到記錄紙上的點形成的圖線。
析與解:本題是綜合性較強的一道高考壓軸題,可分為四個階段加速、偏轉(zhuǎn)、放大和掃描。而電子的加速、偏轉(zhuǎn)問題都是學(xué)生熟悉的,有新意的是該題把常見的固定的接收屏改為轉(zhuǎn)動的圓筒,加進了掃描因素,構(gòu)成了一新的情境問題,對學(xué)生的能力、素質(zhì)提出了較高的要求。
(1)設(shè)為電子沿AB板中心線射入電場時的初速度則
(1)
電子穿過A、B板的時間為,則
(2)
電子在垂直于A、B板方向的運動為勻加速直線運動,對于能穿過A、B板的電子,在它通過時加在兩板間的應(yīng)滿足:
14、 (3)
由(1)、(2)、(3)解得
此電子從A、B板射出的沿Y方向分速度為:
(4)
以后此電子作勻速直線運動,它打在記錄紙上的點最高,設(shè)縱坐標為y由圖(c)可得
(5)
由以上各式解得:
(6)
由圖線可知,加在兩板電壓的周期,的最大值,因為,在一個周期內(nèi)只有開始的一段時間間隔內(nèi)有電子通過A、B板
(7)
因為電子打在記錄紙上的最高點不止一個,根據(jù)題中關(guān)于坐標原點與起始記錄時刻的規(guī)定,第一個最高點的坐標為
(8)
第二個最高點的坐標為
(9)
第三個最高點的坐標為
由于記錄筒的周長為,所以第三個最高點已與第一個最高點重合,即電子打到記錄紙上的最高點只有兩個,它們的坐標分別由(8)、(9)表示。
(2)電子打到記錄紙上所形成的圖線如圖(d)。