江蘇2019高考物理課時跟蹤檢測二十四帶電粒子在電場中運(yùn)動的綜合問題.docx

課時跟蹤檢測（二十四） 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多選有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)，它的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒，此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上，顯示出字符。不考慮墨汁的重力，為使打在紙上的字跡縮小，下列措施可行的是()A減小墨汁微粒的質(zhì)量B減小墨汁微粒所帶的電荷量C增大偏轉(zhuǎn)電場的電壓 D增大墨汁微粒的噴出速度解析：選BD根據(jù)偏轉(zhuǎn)距離公式y(tǒng)可知，為使打在紙上的字跡縮小，要增大墨汁微粒的質(zhì)量，減小墨汁微粒所帶的電荷量，減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓，增大墨汁微粒的噴出速度，B、D正確。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？解析：電子在加速電場加速時，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(2018常州模擬)如圖 (a)所示，平行金屬板A和B的長均為L，板間距離為d，在離它們的右端相距處安放著垂直金屬板的足夠大的靶MN?，F(xiàn)有粒子質(zhì)量為m、帶正電且電荷量為q的粒子束從AB的中點(diǎn)O沿平行于金屬板的OO1方向源源不斷地以v0的初速度射入板間。若在A、B板上加上如圖(b)所示的方波形電壓，t0時A板比B板的電勢高，電壓的正向值為U0，反向值也為U0，且U0，設(shè)粒子能全部打在靶MN上，而且所有粒子在AB間的飛行時間均為，不計重力影響，試問：(1)要使粒子能全部打在靶MN上，板間距離d應(yīng)滿足什么條件？(2)在距靶MN的中心O1點(diǎn)多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中？解析：(1)零時刻進(jìn)入的粒子向下偏轉(zhuǎn)，設(shè)第一個周期的側(cè)移量為y0y02L第一個、第二個和第三個周期的側(cè)移量之比為133y(133)y0Ly，解得dL。(2)所有粒子射出時都相互平行，出射方向斜向下與水平方向夾角為，tan 1，45，分析可得：周期時刻進(jìn)入的粒子的側(cè)移量在OO1線上方y(tǒng)0位置處射出，打在靶上的位置在O1下方處，零時刻進(jìn)入的粒子打在O1下方LL所以O(shè)1點(diǎn)下方處有粒子擊中。答案：(1)d(2)O1點(diǎn)下方處有粒子擊中4一電子以水平速度v0沿兩平行金屬板A、B的軸線MN射入，兩金屬板間電壓UAB的變化規(guī)律如圖所示。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電壓周期為T，電壓為U0。(1)若電子從t0時刻進(jìn)入兩板間，且能從板右邊水平飛出，則金屬板可能為多長？(2)若電子從t0時刻進(jìn)入兩板間，且在半個周期內(nèi)恰好能從板的上邊緣飛出，則電子飛出速度為多大？(3)若電子能從板右邊N點(diǎn)水平飛出，電子應(yīng)在哪一時刻進(jìn)入兩板間？兩板間距離至少為多大？解析：(1)電子能水平從右邊飛出，經(jīng)過時間應(yīng)滿足：tnT又因水平方向勻速運(yùn)動，所以板長為： lnv0T(n1,2，3，)。(2)電子加速過程中：emv2mv02計算得出v 。(3)要粒子從O點(diǎn)水平飛出，電子進(jìn)入時刻應(yīng)為：tn(n0,1,2,3)即：tT(n0,1,2,3)在半周期內(nèi)豎直方向位移為y2a2又ema電子不與板相碰，必須滿足條件：y由上式得兩板間距離至少為：d 。答案：(1)lnv0T(n1,2,3，)(2) (3)tT(n0,1,2,3，)d 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練5.(2018徐州第一中學(xué)模擬)如圖所示的絕緣細(xì)桿軌道固定在豎直面內(nèi)，半徑為R的圓弧段桿與水平段桿和粗糙傾斜段桿分別在A、B兩點(diǎn)相切，圓弧桿的圓心O處固定著一個帶正電的點(diǎn)電荷?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的帶負(fù)電小球穿在水平桿上，以方向水平向右、大小等于 的速度通過A點(diǎn)，小球能夠上滑的最高點(diǎn)為C，到達(dá)C后，小球?qū)⒀貤U返回。若COB30，小球第一次過A點(diǎn)后瞬間對圓弧細(xì)桿向下的彈力大小為mg，從A至C小球克服庫侖力做的功為mgR，重力加速度為g。求： (1)小球第一次到達(dá)B點(diǎn)時的動能；(2)小球返回A點(diǎn)前瞬間對圓弧桿的彈力。解析：(1)小球從A運(yùn)動到B，A、B兩點(diǎn)為等勢點(diǎn)，所以電場力不做功，由動能定理得：mgR(1cos 60)EkBmvA2代入數(shù)據(jù)解得：EkBmgR。(2)小球第一次過A時，由牛頓第二定律得：Nkmgm從A到C，由動能定理得：W電mgRWf0mvA2從C到A，由動能定理得： W電mgRWfmvA2小球返回A點(diǎn)時，設(shè)細(xì)桿對球的彈力方向向上，大小為N，由牛頓第二定律得：Nkmgm聯(lián)立以上解得：Nmg根據(jù)牛頓第三定律 ，返回A點(diǎn)時，小球?qū)A弧桿的彈力為mg，方向向下。答案：(1)mgR(2)mg，方向向下6.如圖所示，一個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，試討論電場的左邊界與b的可能距離。解析：設(shè)電場左邊界到b點(diǎn)的距離為x，已知電場寬度為s，Ob2s，分以下兩種情況討論：(1)若粒子在離開電場前已到達(dá)b點(diǎn)，如圖甲所示，即xs，則xv0tyLt2聯(lián)立解得x 。(2)若粒子離開電場后做勻速直線運(yùn)動到達(dá)b點(diǎn)，如圖乙所示，即sx2s，則sv0tyt2由幾何關(guān)系知tan 聯(lián)立解得x。答案：見解析7.如圖所示，A、B是位于豎直平面內(nèi)、半徑R0.5 m的圓弧形的光滑絕緣軌道，其下端點(diǎn)B與水平絕緣軌道平滑連接，整個軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度E1104 N/C。今有一質(zhì)量為m0.1 kg、帶電荷量q7.5105 C的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放。若已知滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)0.05，取g10 m/s2，求：(1)小滑塊第一次經(jīng)過圓弧形軌道最低點(diǎn)B時對B點(diǎn)的壓力。(2)小滑塊在水平軌道上通過的總路程。(3)判定小滑塊最終能否停止運(yùn)動，如能：計算其最終位置予以表述；如不能：定性判定其最終運(yùn)動狀態(tài)。(可能用到的三角函數(shù)：tan 370.75)解析：(1)設(shè)滑塊在B點(diǎn)速度為v，對滑塊從A到B的過程應(yīng)用動能定理mgRqERmv2設(shè)滑塊在B點(diǎn)對B點(diǎn)壓力為F，軌道對滑塊支持力為F，由牛頓第三定律得，兩力大小滿足FF對滑塊由牛頓第二定律得Fmgm得FF3mg2qE1.5 N。(2)由于滑塊在水平面上的滑動摩擦力fmg0.05 NqE0.75 N故滑塊最終將不會靜止在水平軌道上；又由于圓弧軌道是光滑的，滑塊在圓弧軌道上也不會靜止；當(dāng)滑塊到達(dá)B的速度恰好等于0時，滑塊在水平面內(nèi)的路程最大。設(shè)滑塊在水平軌道上通過的總路程為s，對全程應(yīng)用動能定理得mgRqERfs0得s2.5 m。(3)由(2)的分析可得，滑塊在水平軌道和圓弧軌道上都不