（全國通用）高三物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 靜電場 第4節(jié) 帶電粒子在電場中運(yùn)動的綜合問題課時(shí)跟蹤檢測.doc

帶電粒子在電場中運(yùn)動的綜合問題對點(diǎn)訓(xùn)練：示波管的工作原理1圖1(a)為示波管的原理圖。如果在電極yy之間所加的電壓按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極xx之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是選項(xiàng)中的()圖1解析：選b在02t1時(shí)間內(nèi)，掃描電壓掃描一次，信號電壓完成一個(gè)周期，當(dāng)uy為正的最大值時(shí)，電子打在熒光屏上有正的最大位移，當(dāng)uy為負(fù)的最大值時(shí)，電子打在熒光屏上有負(fù)的最大位移，因此一個(gè)周期內(nèi)熒光屏上的圖像為b。2在示波管中，電子通過電子槍加速，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，然后射到熒光屏上，如圖2所示，設(shè)電子的質(zhì)量為m(不考慮所受重力)，電荷量為e，從靜止開始，經(jīng)過加速電場加速，加速電場電壓為u1，然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場中兩板之間的距離為d，板長為l，偏轉(zhuǎn)電壓為u2，求電子射到熒光屏上的動能為多大？圖2解析：電子在加速電場加速時(shí)，根據(jù)動能定理eu1mvx2進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后lvxt，vyat，a射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)合速度v，由以上各式得ekmv2eu1。答案：eu1對點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動3制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為d的兩平行極板，如圖3甲所示。加在極板a、b間的電壓uab做周期性變化，其正向電壓為u0，反向電壓為ku0(k1)，電壓變化的周期為2，如圖乙所示。在t0時(shí)，極板b附近的一個(gè)電子，質(zhì)量為m、電荷量為e，受電場作用由靜止開始運(yùn)動。若整個(gè)運(yùn)動過程中，電子未碰到極板a，且不考慮重力作用。若k，電子在02時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)極板a，求d應(yīng)滿足的條件。圖3解析：電子在0時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動加速度的大小a1位移x1a12在2時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動，后反向做勻加速運(yùn)動加速度的大小a2初速度的大小v1a1勻減速運(yùn)動階段的位移x2由題知dx1x2，解得d 。答案：d 4兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板如圖4甲所示，大量電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)由靜止開始，經(jīng)電壓為u0的電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入兩板之間。當(dāng)兩板均不帶電時(shí)，這些電子通過兩板之間的時(shí)間為 3t0；當(dāng)在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、最大值恒為u0的周期性電壓時(shí)，恰好能使所有電子均從兩板間通過(不計(jì)電子重力)。問：圖4(1)這些電子通過兩板之間后，側(cè)向位移(垂直于入射速度方向上的位移)的最大值和最小值分別是多少；(2)側(cè)向位移分別為最大值和最小值的情況下，電子在剛穿出兩板之間時(shí)的動能之比為多少。解析：以電場力的方向?yàn)閥軸正方向，畫出電子在t0時(shí)和tt0時(shí)進(jìn)入電場后沿電場力方向的速度vy隨時(shí)間t變化的vyt圖像分別如圖a和圖b所示，設(shè)兩平行板之間的距離為d。(1)圖中，v1yt0，v2y2t0，由圖a可得電子的最大側(cè)向位移為xymax23v1yt0而xymax，解得dt0由圖b可得電子的最小側(cè)向位移為xyminv1yt0v1yt0v1yt0所以xymax ，xymin 。(2)v1y22，v2y22電子經(jīng)電壓u0加速，由動能定理知，mv02eu0所以。答案：見解析對點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子的力電綜合問題5. (多選)(2015綿陽二診)如圖5所示，粗糙且絕緣的斜面體abc在水平地面上始終靜止。在斜面體ab邊上靠近b點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷，從a點(diǎn)無初速釋放帶負(fù)電且電荷量保持不變的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))，運(yùn)動到p點(diǎn)時(shí)速度恰為零。則小物塊從a到p運(yùn)動的過程()圖5a水平地面對斜面體沒有靜摩擦作用力b小物塊的電勢能一直增大c小物塊所受到的合外力一直減小d小物塊損失的機(jī)械能大于增加的電勢能解析：選bd對整體受力分析可知，帶電物塊在沿斜面運(yùn)動過程中，受到庫侖力、重力、垂直斜面的支持力、沿斜面向上的摩擦力，先做加速運(yùn)動，后做減速運(yùn)動，水平方向加速度大小先減小后增大，所以要受到地面的摩擦力，摩擦力大小先減小后反向增大，故a錯(cuò)誤；由運(yùn)動可知，b點(diǎn)電荷帶負(fù)電，a也帶負(fù)電荷，故a在下滑的過程中，庫侖力做負(fù)功，故物塊的電勢能增大，故b正確；物塊a先加速后減速，加速度大小先減小后增大，故受到的合力先減小后增大，故c錯(cuò)誤；由能量守恒可知帶電物塊損失的機(jī)械能大于它增加的電勢能，是因?yàn)榭朔Σ亮ψ隽斯Γ蔰正確。6如圖6所示，在豎直平面內(nèi)，ab為水平放置的絕緣粗糙軌道，cd為豎直放置的足夠長絕緣粗糙軌道，ab與cd通過四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接，圓弧的圓心為o，半徑r0.50 m，軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小e1.0104 n/c，現(xiàn)有質(zhì)量m0.20 kg，電荷量q8.0104 c的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))，從a點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，已知sab1.0 m，帶電體與軌道ab、cd間的動摩擦因數(shù)均為0.5。假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等。求：(g取10 m/s2)圖6(1)帶電體運(yùn)動到圓弧形軌道c點(diǎn)時(shí)的速度；(2)帶電體最終停在何處。解析：(1)設(shè)帶電體到達(dá)c點(diǎn)時(shí)的速度為v，從a到c由動能定理得：qe(sabr)mgsabmgrmv2解得v10 m/s。(2)設(shè)帶電體沿豎直軌道cd上升的最大高度為h；從c到d由動能定理得：mghqeh0mv2解得h m在最高點(diǎn)，帶電體受到的最大靜摩擦力ffmaxqe4 n，重力gmg2 n因?yàn)間ffmax所以帶電體最終靜止在與c點(diǎn)的豎直距離為 m處。答案：(1)10 m/s(2)離c點(diǎn)的豎直距離為 m處考點(diǎn)綜合訓(xùn)練7. (2015亳州模擬)如圖7所示，在e103 v/m的豎直勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道qpn與一水平絕緣軌道m(xù)n在n點(diǎn)平滑相接，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑r40 cm，n為半圓形軌道最低點(diǎn)，p為qn圓弧的中點(diǎn)，一帶負(fù)電q104 c的小滑塊質(zhì)量m10 g，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)0.15，位于n點(diǎn)右側(cè)1.5 m的m處，g取10 m/s2，求：圖7(1)要使小滑塊恰能運(yùn)動到圓軌道的最高點(diǎn)q，則小滑塊應(yīng)以多大的初速度v0向左運(yùn)動？(2)這樣運(yùn)動的小滑塊通過p點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力是多大？解析：(1)設(shè)小滑塊到達(dá)q點(diǎn)時(shí)速度為v，由牛頓第二定律得mgqem小滑塊從開始運(yùn)動至到達(dá)q點(diǎn)過程中，由動能定理得mg2rqe2r(mgqe)smv2mv02聯(lián)立方程組，解得：v07 m/s。(2)設(shè)小滑塊到達(dá)p點(diǎn)時(shí)速度為v，則從開始運(yùn)動至到達(dá)p點(diǎn)過程中，由動能定理得(mgqe)r(qemg)smv2mv02又在p點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得nm代入數(shù)據(jù)，解得：n0.6 n由牛頓第三定律得，小滑塊對軌道的壓力nn0.6 n答案：(1)7 m/s(2)0.6 n8.如圖8所示，一個(gè)帶正電的粒子以平行于x軸正方向的初速度v0從y軸上a點(diǎn)射入第一象限內(nèi)，為了使這個(gè)粒子能經(jīng)過x軸上定點(diǎn)b，可在第一象限的某區(qū)域內(nèi)加一方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場。已知所加電場的場強(qiáng)大小為e，電場區(qū)域沿x方向的寬度為s，oal，ob2s，粒子的質(zhì)量為m，帶電量為q，重力不計(jì)，試討論電場的左邊界與b的可能距離。圖8解析