高中物理帶電粒子在電場中的運(yùn)動技巧(很有用)及練習(xí)題

1、高中物理帶電粒子在電場中的運(yùn)動技巧(很有用)及練習(xí)題一、高考物理精講專題帶電粒子在電場中的運(yùn)動1 .如圖所示，虛線 MN左側(cè)有一場強(qiáng)為 Ei=E的勻強(qiáng)電場，在兩條平行的虛線 MN和PQ 之間存在著寬為 L、電場弓雖度為 E2=2E的勻強(qiáng)電場，在虛線 PQ右側(cè)距PQ為L處有一與電 場日平行的屏.現(xiàn)將一電子(電荷量為e,質(zhì)量為m,重力不計(jì))無初速度地放入電場 日中的A點(diǎn)，最后電子打在右側(cè)的屏上，A點(diǎn)到MN的距離為 L, AO連線與屏垂直，垂足為2O,求: (1)電子到達(dá)MN時(shí)的速度；(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角的正切值tan 0;【答案】(1) vUL(2)2 電子打到屏上的點(diǎn) P到點(diǎn)O的距離.

2、3L.a1，到達(dá)MN的速度(1)電子在電場 Ei中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為 為v,貝U：eE eEa1=m m2a1 v22解得v書.m(2)設(shè)電子射出電場 E2時(shí)沿平行電場線方向的速度為vy,e& 2eEa2=m mLt= 一vvy = a2t,vy ctan 0= =2v(3)電子離開電場 E2后，將速度方向反向延長交于E2場的中點(diǎn)。由幾何關(guān)系知:tan 0= L解得:2x= 3L.2. 一帶正電小球通過絕緣細(xì)線懸掛于場強(qiáng)大小為Ei的水平勻強(qiáng)電場中，靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角0 =45；如圖所示。以小球靜止位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,其中x軸水平?，F(xiàn)

3、剪斷細(xì)線，經(jīng)0.1s,電場突然反向，場強(qiáng)大小不變；再經(jīng)0.1s,電場突然變?yōu)榱硪粍驈?qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E2,又經(jīng)0.1s小球速度為零。已知小球質(zhì)量m=1.0 x 1CT2kg,電荷量q=i.0 x 10C, g取10m/s2,空氣阻力不計(jì)。求(1)Ei 和 E2；(2)細(xì)線剪斷0.3s末小球的位置坐標(biāo)?！敬鸢浮?1)日 107V/m E2 3 107V /m(2)(0.1m,0.3m)【解析】【詳解】(1)當(dāng)小球靜止時(shí)，qE1 mg則 E1 西 107V /m q電場力與重力的合力 F合二、2mg口 cos45剪斷細(xì)繩后，小球做勻加速直線運(yùn)動，加速度的大小為a F魚10J2m/s2m經(jīng)過0.1s

4、小球的速度大小為 v1 at J5m/s速度的方向與x軸正方向成450斜向右下方在第2個(gè)0.1s內(nèi)，電場方向，小球的水平分速度vx v1cos450 qE-1t2 0m豎直分速度 Vy V1 sin 45o gt2 2m/s即第2個(gè)0.1s末，小球的速度 v2大小為2m/s,方向豎直向下依題意，在第3個(gè)0.1s內(nèi)小球做勻減速直線運(yùn)動，V222由運(yùn)動學(xué)公式知a 20m/st30.1根據(jù)牛頓第二定律得aqE2 mgm代入數(shù)據(jù)得E2 3 107V/m(2)第1個(gè)0.1s內(nèi)，小球的位移大小 s 1ati2 1 J2g o i22m m2220則小球沿x方向移動的距離 x1scos45o 0.05m沿y

5、方向移動的距離 y1 ssin 45o 0.05m在第2個(gè)0.1s內(nèi)，小球沿x方向移動的距離x2 v1cos450t2 1-qEt| 0.05m2 mo 12沿y方向移動的距離 y2 v1sin 45 gt2 0.15m2在第3個(gè)0.1s內(nèi)，小球沿沿方向移動的距離y3 v2t3 1a t； 0.1m2即小球速度為零時(shí)的位置坐標(biāo)是(0.1m,0.3 m)3.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定絕緣軌道ABCDW由半徑r=0.5m的圓弧軌道CDP和與之相切于C點(diǎn)的水平軌道 ABC組成，圓弧軌道的直徑 DP與豎直半徑OC間的夾角。二37； A、B兩點(diǎn)間的距離d=0.2m.質(zhì)量m1=0.05kg的不帶電絕緣滑

6、塊靜止在 A點(diǎn)，質(zhì)量 m2=0.1kg、電荷量q=1 x 1-0c的帶正電小球靜止在 B點(diǎn)，小球的右側(cè)空間存在水平向右的勻 強(qiáng)電場.現(xiàn)用大小 F=4.5N、方向水平向右的恒力推滑塊，滑塊到達(dá)月點(diǎn)前瞬間撤去該恒 力，滑塊與小球發(fā)生彈性正碰，碰后小球沿軌道運(yùn)動，到達(dá)P點(diǎn)時(shí)恰好和軌道無擠壓且所受合力指向圓心.小球和滑塊均視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞過程中小球的電荷量不變，不計(jì)一切摩 擦.取 g=10m/s2, sin37 =0.6, cos37 =0.8.A Bt(1)求撤去該恒力瞬間滑塊的速度大小v以及勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E;(2)求小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度大小 vp和B、C兩點(diǎn)間的距離x.【答案】(1) 6m/

7、s； 7.5 X1tN/C (2) 2.5m/s ; 0.85m【解析】【詳解】12(1)對滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程，根據(jù)動能定理有：Fd-miv2解得：v=6m/ s小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，受力如圖所示則有：qE=m2gtan 仇 解得：E=7.5X14N/C(2)小球所受重力與電場力的合力大小為:cosG等2VP小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律有:解得：vp=2.5m/sV1、V2,滑塊與小球發(fā)生彈性正碰，設(shè)碰后滑塊、小球的速度大小分別為 則有：miv=mivi+m2V2 TOC o 1-5 h z 21212mivm1Vlm2V222解得：v1=-2m/s（表示v1的方向水平向左）,v2=4m/

8、s對小球碰后運(yùn)動到 P點(diǎn)的過程，根據(jù)動能定理有：21 2qE x rsinm2g r rcosmvpm2V2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 2解得：x=0.85m4.如圖所示，在空間坐標(biāo)系 x0的區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，在 y0)的絕緣小物體(可q視為質(zhì)點(diǎn))，PC間距為L.現(xiàn)將該小物體無初速度釋放，經(jīng)過一段時(shí)間，小物體剛好沿切線無 碰撞地進(jìn)入圓管內(nèi)，并繼續(xù)運(yùn)動.重力加速度用g表示.(1)虛線AB上方勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為多大？(2)小物體從管口 B離開后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動落到虛線AB上白N點(diǎn)(圖中未標(biāo)出N點(diǎn))，則N點(diǎn)距離C點(diǎn)多遠(yuǎn)？(3

9、)小物體由P點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的總時(shí)間為多少？l mg【答案】(1) E -3 . 21xcn 7L (3) t總=(3 ) /一 TOC o 1-5 h z 4 g【解析】(1)小物體無初速釋放后在重力、電場力的作用下做勻加速直線運(yùn)動，小物體剛好沿切線無碰撞地進(jìn)入圓管內(nèi)，故小物體剛好沿PA連線運(yùn)動，重力與電場力的合力沿PA方向；又0qEmgPA AC L,故tan45，解得：E HYPERLINK l bookmark122 o Current Document mgq12.1Va 2 gL(2)小物體從P到A的運(yùn)動由動能te理可得：mgL qEL - mvA ,解得:2mg虛線AB的下方存在豎直

10、向下的、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小等于,電荷q量為q (q0)的絕緣小物體所受電場力F2 qE2 mg ,方向豎直向上，故小物體從 A到B做勻速圓周運(yùn)動，vB vA 26水平方向：x(vB cos 450 )t1at2、 2qE ma 解得：x 8L小物體從管口 B離開后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動落到虛線AB上的N點(diǎn)，對豎直方向:N點(diǎn)距離C點(diǎn)：Xcn x L 7L(3)小物體從P到A的時(shí)間t1，則J2L2Lg1二 VaL 解得：t12-2. 2L c f TOC o 1-5 h z 物體從A到B的時(shí)間t2 ,則+ 4 3_包t2Va4 ； g3小物體由P點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的總時(shí)間ttt = t1 t2t 3 3心412.如圖所示，電荷量為+q,質(zhì)量為m的小球用一根長為 L的絕緣細(xì)繩懸掛于 。點(diǎn)，所在 的整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，已知重力加速度為g.現(xiàn)將懸線拉直使小球從與 O點(diǎn)等高的A點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動到 。點(diǎn)正下方的B點(diǎn)時(shí)速度的大小為 v= jgL .求：該電場白場強(qiáng) E的大小；(2)小球剛到達(dá)B點(diǎn)時(shí)繩的拉力；(3)若到達(dá)B點(diǎn)后繩子突然斷裂，斷裂時(shí)小球以原速度拋出，則小球再次經(jīng)過 與。點(diǎn)的距離是多少？O點(diǎn)正下方時(shí)(1)由解得Emg(1) E (2) 2mg; (3) 9L 2qA到B根據(jù)動能定理： mgLE