第六章 静电场课时跟踪检测(二十三)带电粒子在电场中运动的综合问题

第六章 静电场课时跟踪检测(二十三)带电粒子在电场中运动的综合问题内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 (二十三) 带电粒子在电场中运动的综合问题对点训练：示波管的工作原理1图 1(a)为示波管的原理图。 如果在电极 间所加的电压按图(b) 所示的规律变化，在电极 间所加的电压按图(c) 所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是图 2 中的( )图 1图 22如图 3 所示是示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长 l4 间距离 d1 右端距离荧光屏 L18 水平偏转电极上不加电压，没有画出 )。 电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是 07 m/s，电子电荷量 e0 19 C，质量m0 30 3(1)要使电子束不打在偏转电极的极板上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压 U 2、 不能超过多大。 (2)若在偏转电极上加 U4000 t V 的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段。 对点训练：带电粒子在交变电场中的运动3制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为 d 的两平行极板，如图 4 甲所示。 加在极板 A、B 间的电压 正向电压为 向电压为(k1) ，电压变化的周期为 2，如图乙所示。 在 t 0 时，极板 B 附近的一个电子，高中物理资源下载平台世昌的博客 、电荷量为 e，受电场作用由静止开始运动。 若整个运动过程中，电子未碰到极板 A，且不考虑重力作用。 若 k ，电子在 02 时间内不能到达极板 A，求 d 应满足的54条件。 图 44如图 5 甲所示 3、，长为 L、间距为 d 的两金属板 A、B 水平放置，两板的中心线，一个带电粒子以速度 a 点水平射入，沿直线从 b 点射出，若将两金属板接到如图乙所示的交变电压上，欲使该粒子仍能从 b 点以速度 出，求：图 5(1)交变电压的周期 T 应满足什么条件。 (2)粒子从 a 点射入金属板的时刻应满足什么条件。 对点训练：带电粒子的力电综合问题5(多选) 如图 6 所示，空间有竖直向下的匀强电场，电场强度为 E，在电场中 P 处由静止释放一质量为 m、带电量为 q 的小球( 可视为质点)。 在 P 的正下方 h 处有一水平弹性绝缘挡板 S(挡板不影响电场的分布 )，小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的 4、k 倍(k1)，而碰撞过程中小球的机械能不损失，即碰撞前后小球的速度大小不变，方向相反。 设在匀强电场中，挡板 S 处的电势为零，则下列说法正确的是( ) 高中物理资源下载平台世昌的博客 小球在初始位置 P 处的电势能为 球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于 球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能小于 球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度小于 图 7 所示，在竖直平面内，水平放置的绝缘粗糙轨道，竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道， 过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为 O，半径 Rm，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E104 N/C，现有质量 m荷量 q 5、104 C 的带电体(可视为质点)，从 A 点由静止开始运动，已知 .0 m，带电体与轨道 D 定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。 求：( g 取 10 m/图 7(1)带电体运动到圆弧形轨道 C 点时的速度；(2)带电体最终停在何处。 对点训练：用等效法解决带电体在电场、重力场中的运动7.(2015安徽三校联考)如图 8 所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球质量为m，电量为q。 用绝缘轻绳 (不伸缩)悬于 O 点，平衡时小球位于 A 点，此时绳与竖直方向的夹角 30。 绳长为 l，Ol，平， 直。 求：图 8高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)电场强度 E 的大小；(2)当小球移 6、到 D 点后，让小球由静止自由释放，小球向右运动过程中的最大速率和该时刻轻绳中张力的大小(计算结果可带根号 )。 考点综合训练8.(2015亳州模拟)如图 9 所示，在 E10 3 V/m 的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道 一水平绝缘轨道 N 点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径 R40 为半圆形轨道最低点，P 为 弧的中点，一带负电 q10 4 C 的小滑块质量 m 10 g，与水平轨道间的动摩擦因数 于 N 点右侧 1.5 m 的 M 处，g 取 10 m/：图 9(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点 Q，则小滑块应以多大的初速度 左运动。 (2)这样运动的小滑块通过 P 7、 点时对轨道的压力是多大。 9(2015上海十三校联考)如图 10 所示，在粗糙水平面内存在着 2n 个有理想边界的匀强电场区，水平向右的电场和竖直向上的电场相互间隔，每一电场区域场强的大小均为E，且 E ，电场宽度均为 d，一个质量为 m、带正电的电荷量为 q 的物体(看作质点)，物体与水平面间的动摩擦因数为 ，则物体从开始运动到离开第 2n 个电场区域的过程中，求：高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)电场力对物体所做的总功。 摩擦力对物体所做的总功(2)物体在第 2n 个电场(竖直向上的 )区域中所经历的时间。 (3)物体在所有水平向右的电场区域中所经历的总时间。 答 案1选 B在 02t 1时 8、间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当 子打在荧光屏上有正的最大位移，当 子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为 B。 2解析：(1)经过偏转电场的时间为 t 2 91 V。 )因为 t s0 9 10 07而 T s sst ，故进入偏转电场的电子均在当时所加电压形成的2 2100 150匀强电场中运动。 当 0 V 时，由 vxv，v y t，得偏转角的正切值 移量 ，得在荧光屏的竖直坐标轴上的观测量为 2y4.4 L)答案：(1)91 V (2)4.4 析：电子在 0 时间内做匀加速运动加速度的大小 a12 时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动高中物理资源下 9、载平台世昌的博客 v1a 1匀减速运动阶段的位移 x2dx 1x 2，解得 d 9d 9析：(1)为使粒子仍从 b 点以速度 垂直于初速度方向上，粒子的运动应为：加速，减速，反向加速，反向减速，经历四个过程后，回到中心线上时，在垂直于金属板的方向上速度正好等于零，这段时间等于一个周期，故有 L，解得 T 内离开中心线的距离为14y a 212(14T)又 a ，E ，解得 y0d y有 2n ，即 n 取大于等于 的整数。 2，其中 n 取大于等于 的整数。 2世昌的博客 (2)粒子进入电场的时间应为 T， T， T，14 34 54故粒子进入电场的时间为 t T(n1,2,3，)。 2n 14答 10、案：(1)T ，其中 n 取大于等于 的整数2)t T(n1,2,3，)2n 145选 S 处的电势为 0，故 P球在初始位置 P 处的电势能为 正确；设小球第一次与挡板碰前的速度大小为 动能定理得， 反弹后上升的高度为 H，由动能定理得(H 以上12 12两式可得 H h，因 k1，故 Hh，B 正确，D 错误；因 C 正确。 析：(1)设带电体到达 C 点时的速度为 v，从 A 到 C 由动能定理得：qE() Bv10 m/s(2)设带电体沿竖直轨道 升的最大高度为 h；从 C 到 D 由动能定理得： h 电体受到的最大静摩擦力 N，重力 G F 点的竖直距离为 m 处。 53答案：(1)10 11、 m/s(2)离 C 点的竖直距离为 m 处53高中物理资源下载平台世昌的博客 解析：(1) 0)当小球移到 D 点后，让小球由静止自由释放，小球先做匀加速直线运动，运动到轻绳与竖直方向成 30时绳绷直，与 于 称，设此时速度为 2直绳方向速度 v 0，沿绳方向速度变为 0到达 A 点时切向加速度为 0，速度达到最大值 2解得 53 向心 233 1)3) 338解析：(1)设小滑块到达 Q 点时速度为 v，由牛顿第二定律得 mg 点过程中，由动能定理得R2R( mgqE)s 2联立方程组，解得：v 07 m/s(2)设小滑块到达 P 点时速度为 v，则从开始运动至到达 P 点过程中，由动能定理得(mgR (qEmg)s 2 2高中物理资源下载平台世昌的博客 ，由牛顿第二定律得N。