(全國通用)2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題7 電場和帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案
《(全國通用)2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題7 電場和帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(全國通用)2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題7 電場和帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案(18頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 專題7 電場和帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 考題一 對電場性質(zhì)的理解與應(yīng)用 1.電場性質(zhì) 電場力的性質(zhì) 電場能的性質(zhì) (1)電場力 ①F=k(只適用于真空中靜止的點(diǎn)電荷) ②F=qE(普遍適用) (2)電場強(qiáng)度 ①E=(定義式,普遍適用) ②E=(只適用于勻強(qiáng)電場) ③E=k(只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場) (1)電場力做功 ①W=qEd(只適用于勻強(qiáng)電場) ②WAB=qUAB=EpA-EpB(適用于任何電場) (2)電勢、電勢差、電場力做功與電勢差的關(guān)系 ①φ=(電勢定義式) ②UAB=φA-φB(UBA=φB-φA) ③WAB=qUAB(UAB
2、=) ④UAB=Ed(只適用于勻強(qiáng)電場) ⑤Ep=qφ 2.電場性質(zhì)的判斷思路 (1)明確電場的電場線與等勢面的分布規(guī)律. (2)利用電場線的疏密分布規(guī)律或場強(qiáng)的疊加原理判定場強(qiáng)的強(qiáng)弱.(由a=判斷a的變化) (3)根據(jù)電場力與電場線相切(與等勢面垂直),且指向軌跡的彎曲方向,或軌跡一定夾在力與速度方向之間,分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡問題. (4)根據(jù)電場線的方向、電場線的疏密及電勢能的大小分析電勢的高低. (5)應(yīng)用電場力做功與電勢能改變之間的關(guān)系判定電勢能的大小或電場力做功情況. 例1 在直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點(diǎn)位于x軸上,G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖1,M、N兩
3、點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷,一電量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí),G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零.靜電力常量用k表示.若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn),則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為( ) 圖1 A.,沿y軸正向 B.,沿y軸負(fù)向 C.,沿y軸正向 D.,沿y軸負(fù)向 解析 G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零,說明負(fù)電荷在G點(diǎn)產(chǎn)生的合場強(qiáng)與正電荷在G點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等方向相反,根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式可得,正電荷在G點(diǎn)的場強(qiáng)為,負(fù)電荷在G點(diǎn)的合場強(qiáng)也為,當(dāng)正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)時(shí),正電荷與H點(diǎn)的距離為2a,正電荷在H點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為,方向沿y軸正向,由于G和H對稱,所以負(fù)電荷在G點(diǎn)和H點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等方向相反,大小為,
4、方向沿y軸負(fù)向,所以H點(diǎn)處合場強(qiáng)的大小為-=,方向沿y軸負(fù)向,所以B正確. 答案 B 變式訓(xùn)練 1.在光滑的絕緣水平面上,有一個(gè)正三角形abc,頂點(diǎn)a、b處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,c處固定一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷,它們的電荷量都相等,如圖2所示,D點(diǎn)為正三角形外接圓的圓心,E、G、H分別為ab、ac、bc的中點(diǎn),E、F兩點(diǎn)關(guān)于c點(diǎn)對稱.下列說法中正確的是( ) 圖2 A.D點(diǎn)的場強(qiáng)為零,電勢也為零 B.E、F兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反 C.G、H兩點(diǎn)的場強(qiáng)相同 D.將一帶正電的試探電荷由E點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)的過程中,該電荷的電勢能減小 答案 D 2.(2016·重慶三模)在x軸上有
5、兩個(gè)點(diǎn)電荷q1和q2,x軸上電勢φ隨x而變化的關(guān)系如圖3所示,則( ) 圖3 A.x=x1處電場強(qiáng)度為0 B.x=x2處電場強(qiáng)度不為0 C.q1、q2為不等量異種電荷,且正電荷在x=0處,負(fù)電荷在x<0的某處 D.q1、q2為等量異種電荷,且正電荷在x<0處,負(fù)電荷在x>0的某處 答案 C 解析 在φ-x圖象中,電勢降低最快的方向即為場強(qiáng)方向,則x2右側(cè)的場強(qiáng)沿x軸負(fù)向,x2左側(cè)的場強(qiáng)方向向右;由E=知圖象的斜率為場強(qiáng)的大小,得x1處電勢為零,場強(qiáng)不為零;x2處場強(qiáng)為零,電勢不為零,選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤.兩個(gè)電荷的連線上出現(xiàn)場強(qiáng)為零的點(diǎn)(x2處)有兩種情況,一是同種電荷之間,但
6、兩側(cè)的電勢變化相同;二是異種電荷的連線之外,x1處的電勢為正逐漸降低且場強(qiáng)向右,可知此處附近場源電荷為正,負(fù)電荷在x<0的某處滿足要求,選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.點(diǎn)電荷Q1、Q2和Q3所產(chǎn)生的靜電場的等勢面與紙面的交線如圖4所示,圖中標(biāo)在等勢面上的數(shù)值分別表示該等勢面的電勢,a、b、c……表示等勢面上的點(diǎn),下列說法正確的有( ) 圖4 A.位于g點(diǎn)的點(diǎn)電荷不受電場力作用 B.b點(diǎn)的場強(qiáng)與d點(diǎn)的場強(qiáng)大小一定相等 C.把電荷量為q的正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到i點(diǎn),再從i點(diǎn)移到f點(diǎn)過程中,電場力做的總功大于把該點(diǎn)電荷從a點(diǎn)直接移到f點(diǎn)過程中電場力所做的功 D.把1 C正電荷從m點(diǎn)移到c
7、點(diǎn)過程中電場力做的功等于7 kJ 答案 D 解析 位于g點(diǎn)的位置電勢為零,場強(qiáng)不為零,所以點(diǎn)電荷受電場力作用,故A錯(cuò)誤;b點(diǎn)的場強(qiáng)與d點(diǎn)的場強(qiáng)是由點(diǎn)電荷Q1、Q2和Q3所產(chǎn)生的場強(qiáng)疊加產(chǎn)生的,Q2和Q3與b點(diǎn)和d點(diǎn)的距離不等,根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式E=得Q2和Q3在b點(diǎn)和d點(diǎn)的場強(qiáng)大小不等,方向不同.所以b點(diǎn)的場強(qiáng)與d點(diǎn)的場強(qiáng)大小不相等,故B錯(cuò)誤;根據(jù)電場力做功W=qU得把電荷量為q的正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到i點(diǎn),再從i點(diǎn)移到f點(diǎn)過程中,電場力做的總功等于把該點(diǎn)電荷從a點(diǎn)直接移到f點(diǎn)過程中電場力所做的功,故C錯(cuò)誤;把1 C正電荷從m點(diǎn)移到c點(diǎn)過程中電場力做的功W=qU=1 C×[4 kV-(-3 k
8、V)]=7 kJ,故D正確. 考題二 與平行板電容器有關(guān)的電場問題 1.必須記住的三個(gè)公式 C=、C=、E=. 2.必須明確的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (1)電路處于接通狀態(tài)時(shí),電容器兩極板間電壓不變. (2)電路處于斷開狀態(tài)時(shí),電容器兩極板間的帶電荷量不變. 3.平行板電容器問題的分析思路 (1)明確平行板電容器中的哪些物理量是不變的,哪些物理量是變化的以及怎樣變化. (2)應(yīng)用平行板電容器的決定式C=分析電容器的電容的變化. (3)應(yīng)用電容的定義式C=分析電容器帶電量和兩板間電壓的變化情況. (4)根據(jù)控制變量法對電容的變化進(jìn)行綜合分析,得出結(jié)論. 例2 (2016·天津
9、理綜·4)如圖5所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷,以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能,θ表示靜電計(jì)指針的偏角.若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則( ) 圖5 A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不變 C.θ減小,Ep增大 D.θ減小,E不變 解析 若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離,根據(jù)C=可知,C變大;根據(jù)Q=CU可知,在Q一定的情況下,兩極板間的電勢差減小,則靜電計(jì)指針偏角θ減??;根據(jù)E=,Q=CU,C=聯(lián)立可得E=,可知E不
10、變;P點(diǎn)離下極板的距離不變,E不變,則P點(diǎn)與下極板的電勢差不變,P點(diǎn)的電勢不變,故Ep不變;由以上分析可知,選項(xiàng)D正確. 答案 D 變式訓(xùn)練 4.如圖6所示,平行板電容器與電動(dòng)勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接,下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量很少,可被忽略.一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn).現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離,則( ) 圖6 A.靜電計(jì)指針張角變小 B.平行板電容器的電容將變大 C.帶電油滴的電勢能將增大 D.若先將電容器上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動(dòng)一小段距離,則帶電油滴所受電場力不變 答案 D 解析 現(xiàn)將平行板電容器的下極
11、板豎直向下移動(dòng)一小段距離,導(dǎo)致極板間距離增大,靜電計(jì)測量的是電容器兩端的電勢差,因?yàn)殡娙萜魇冀K與電源相連,則電勢差不變,所以靜電計(jì)指針張角不變,故A錯(cuò)誤.根據(jù)C=,知,d增大,則電容減小,故B錯(cuò)誤.電勢差不變,d增大,則電場強(qiáng)度減小,P點(diǎn)與上極板的電勢差減小,則P點(diǎn)的電勢增大,因?yàn)樵撾姾蔀樨?fù)電荷,則電勢能減小.故C錯(cuò)誤.若先將電容器上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,則電荷量不變,d改變,根據(jù)E===,知電場強(qiáng)度不變,則油滴所受電場力不變,故D正確. 5.如圖7所示,兩個(gè)水平放置的平行板電容器,A板用導(dǎo)線與M板相連,B板和N板都接地.讓A板帶電后,在兩個(gè)電容器間分別有P、Q兩個(gè)帶電油滴都處于靜止?fàn)顟B(tài)
12、.A、B間電容為C1,電壓為U1,帶電量為Q1;M、N間電容為C2,電壓為U2,帶電量為Q2.若將B板稍向下移,下列說法正確的是( ) 圖7 A.P向下動(dòng),Q向上動(dòng) B.U1減小,U2增大 C.Q1減小,Q2增大 D.C1減小,C2增大 答案 AC 解析 將B板下移時(shí),由C=,知C1將減小;而MN板不動(dòng),故C2不變;故D錯(cuò)誤;假設(shè)Q不變,則AB板間的電壓U1將增大,大于MN間的電壓,AB板將向MN板充電,故Q1減小,Q2增大,故C正確;充電完成,穩(wěn)定后,MN及AB間的電壓均增大,故對Q分析可知,Q受到的電場力增大,故Q將上移,對AB分析可知,E1====,故電場強(qiáng)度減小
13、,故P受到的電場力減小,故P將向下運(yùn)動(dòng),故A正確. 6.如圖8所示,平行板電容器兩極板水平放置,電容為C,開始時(shí)開關(guān)閉合,電容器與一直流電源相連,極板間電壓為U,兩極板間距為d,電容器儲存的能量E=CU2.一電荷量為-q的帶電油滴,以初動(dòng)能Ek0從平行板電容器的兩個(gè)極板中央水平射入(極板足夠長),帶電油滴恰能沿圖中所示水平虛線勻速通過電容器,則( ) 圖8 A.保持開關(guān)閉合,僅將上極板下移,帶電油滴仍能沿水平線運(yùn)動(dòng) B.保持開關(guān)閉合,僅將上極板下移,帶電油滴將撞擊上極板,撞擊上極板時(shí)的動(dòng)能為Ek0+ C.斷開開關(guān),僅將上極板上移,帶電油滴將撞擊下極板,撞擊下極板時(shí)的動(dòng)能為Ek0
14、+ D.斷開開關(guān),僅將上極板上移,若不考慮電容器極板的重力勢能變化,外力對極板做功至少為CU2 答案 BD 解析 保持開關(guān)閉合,開始時(shí)帶電油滴沿直線勻速通過電容器,則:=mg 保持開關(guān)閉合,僅將上極板下移,則向上的電場力大于重力,故帶電油滴向上運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;到達(dá)上極板時(shí)動(dòng)能為Ek,則根據(jù)動(dòng)能定理:·d=Ek-Ek0,以上兩個(gè)方程式聯(lián)立可以得到到達(dá)上極板的動(dòng)能為:Ek=Ek0+,故選項(xiàng)B正確;斷開開關(guān),電量不變,當(dāng)兩極板間距離發(fā)生變化的時(shí)候,場強(qiáng)不變,即電場力不變,故粒子仍沿直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;斷開開關(guān),僅將上極板上移,則兩板之間距離為d,則C=,C′=,則整理可以得到:C′=
15、C,根據(jù)C=和C′=,整理可以得到:U′=U,則上移之后電容器儲存的能量為:E′=C′U′2=CU2,所以增加的能量為:ΔE=E′-E=CU2-CU2=CU2,故外力對極板做功至少為CU2,故選項(xiàng)D正確. 考題三 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 1.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)問題的解題思路 首先分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,區(qū)分是在電場中的直線運(yùn)動(dòng)問題還是曲線運(yùn)動(dòng)問題. 2.帶電粒子在電場中的加速 (1)勻強(qiáng)電場中,v0與E平行時(shí),優(yōu)先用功能關(guān)系求解,若不行,則用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式. (2)非勻強(qiáng)電場中,只能用功能關(guān)系求解. 3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)(v0垂直于E的方向),如圖9所示
16、 圖9 處理方法:應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解. (1)沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=. (2)沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a===. (3)離開電場時(shí)的偏移量y=at2=. (4)速度偏向角 tan φ==tan φ=; 位移偏向角 tan θ==tan θ=. 例3 如圖10所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電荷小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從y軸上的A點(diǎn)以初速度v0(未知)水平拋出,兩長為L的平行金屬板M、N傾斜放置且與水平方向間的夾角為θ=37°,帶電小球恰好能垂直M板從其中心小孔B進(jìn)入兩板間(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 圖
17、10 (1)試求帶電小球在y軸上的拋出點(diǎn)A的坐標(biāo)以及小球拋出的初速度v0; (2)若該平行金屬板M、N間有如圖所示的勻強(qiáng)電場,且勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小與小球質(zhì)量之間的關(guān)系滿足E=,試計(jì)算兩平行板M、N之間的垂直距離d至少為多少時(shí)才能保證小球不打在N板上. [思維規(guī)范流程] 步驟1:小球由A→B做平拋運(yùn)動(dòng),分方向列方程 小球垂直M板在B進(jìn)入電場,在B點(diǎn):分解速度 A點(diǎn)的縱坐標(biāo):列幾何關(guān)系,得結(jié)論 (1)A→B 水平方向:·cos θ=v0t ① 豎直方向:h=gt2 ② 在B點(diǎn):tan θ= ③ y=h+sin θ ④ 解得y=L,
18、v0= ⑤ 所以A的坐標(biāo)為(0,L) ⑥ 步驟2:在B點(diǎn),速度合成法求vB進(jìn)入電場后的受力情況. 對小球列牛頓第二定律表達(dá)式: 分方向列方程:得結(jié)論 vB== ⑦ qE==mg·cos θ ⑧ 所以小球做類平拋運(yùn)動(dòng) ⑨ mgsin θ=ma ⑩ 所以a=gsin θ ? d=vBt′ ? =at′2 ? d=L ? 每式各1分 變式訓(xùn)練 7.(2016·四川理綜·9)中國科學(xué)院2015年10月宣布中國將在2020年開始建造世界上最大的粒子加速器.加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備,在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用.
19、 如圖11所示,某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成,相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極.質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管,在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),在漂移管間被電場加速,加速電壓視為不變.設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×106 m/s,進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1×107 m/s,電源頻率為1×107 Hz,漂移管間縫隙很小,質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間視為電源周期的,質(zhì)子的荷質(zhì)比取1×108 C/kg.求: 圖11 (1)漂移管B的長度; (2)相鄰漂移管間的加速電壓. 答案 (1)0.4 m (2)6×104 V 解析 (1)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B的速
20、度為vB,電源頻率、周期分別為f、T,漂移管B的長度為L,則 T= ① L=vB· ② 聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)得L=0.4 m (2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為vE,相鄰漂移管間的加速電壓為U,電場力對質(zhì)子所做的功為W,質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動(dòng)到漂移管E電場力做功W′,質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m,則 W=qU ③ W′=3W ④ W′=mv-mv ⑤ 聯(lián)立③④⑤式并代入數(shù)據(jù)得 U=6×104 V. 專題規(guī)范練 1.(2016·上?!?1)國際單位制中,不是電場強(qiáng)度的單位是( ) A. B. C. D. 答案 C 解析 由公式E=可知,電場強(qiáng)度單位為,由公式E=可
21、知,也是電場強(qiáng)度單位,由qE=qvB可得E=vB,故也是電場強(qiáng)度單位,由公式U=可知,是電勢差單位,故應(yīng)選C. 2.(2016·浙江理綜·15)如圖1所示,兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開( ) 圖1 A.此時(shí)A帶正電,B帶負(fù)電 B.此時(shí)A電勢低,B電勢高 C.移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 答案 C 解析 由靜電感應(yīng)可知,A左端帶負(fù)電,B右端帶正電,A、B的電勢相等,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;若移去C,則兩端的感應(yīng)電荷消失,則貼在
22、A、B下部的金屬箔都閉合,選項(xiàng)C正確;先把A和B分開,然后移去C,則A、B帶的電荷仍然存在,故貼在A、B下部的金屬箔仍張開,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.(2016·全國丙卷·15)關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是( ) A.兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交 B.電場線與等勢面處處相互垂直 C.同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功 答案 B 解析 若兩個(gè)不同的等勢面相交,則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不同電勢數(shù)值,與事實(shí)不符,A錯(cuò);電場線一定與等勢面垂直,B對;同一等勢面上的電勢相同,但電場強(qiáng)度不一定相同,C錯(cuò);將一負(fù)電荷從電勢較高
23、的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做負(fù)功,故D錯(cuò). 4.(多選)(2016·海南單科·10)如圖2,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn).不計(jì)重力.下列說法正確的是( ) 圖2 A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷 B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能 C.N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能 D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中克服電場力做功 答案 ABC 解析 由題圖可知,M粒子的軌跡向左彎曲,則帶電粒子所受的電場力方向向左,可知M帶電粒子受到了引力作用,故M帶負(fù)電荷,而N粒子的
24、軌跡向下彎曲,則帶電粒子所受的電場力方向向下,說明N粒子受到斥力作用,故N粒子帶正電荷,選項(xiàng)A正確;由于虛線是等勢面,故M粒子從a到b電場力對其做負(fù)功,動(dòng)能減小,選項(xiàng)B正確;對于N粒子,由于d和e在同一等勢面上,故從d到e電場力不做功,電勢能不變,選項(xiàng)C正確;由于N粒子帶正電,故從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中,電場力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5.如圖3所示,在勻強(qiáng)電場中有一個(gè)半徑為R=1 m的圓,電場方向與圓的平面平行,O、P兩點(diǎn)電勢差為10 V,一個(gè)電子在該勻強(qiáng)電場中在僅受電場力作用下運(yùn)動(dòng),且在P、Q兩點(diǎn)上速度方向與圓的切線一致,速度大小均為1 m/s,則( ) 圖3 A.電子從P到Q的運(yùn)
25、動(dòng)過程中,動(dòng)能先增大后減小 B.電子可能做圓周運(yùn)動(dòng) C.該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=10 V/m D.O點(diǎn)與圓周上電勢最低的點(diǎn)電勢差為10 V 答案 D 解析 帶電粒子僅受電場力作用,由于粒子在P、Q兩點(diǎn)動(dòng)能相等,則電勢能也相等,因?yàn)殡妶鰹閯驈?qiáng)電場,所以兩點(diǎn)的連線PQ即為等勢面,根據(jù)等勢面與電場線垂直特性,從而畫出電場線CO.由曲線運(yùn)動(dòng)條件可知,正電粒子所受的電場力沿著CO方向,因此粒子從P到Q做曲線運(yùn)動(dòng),速度方向與電場力方向夾角先大于90°后小于90°,電場力對于運(yùn)動(dòng)來說先是阻力后是動(dòng)力,所以動(dòng)能先減小后增大,故A、B錯(cuò)誤;勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=式中的d是沿著電場強(qiáng)度方向的距離,因而由
26、幾何關(guān)系可知,UPO=E×R,所以E==10 V/m,C錯(cuò)誤,圓周上電勢最低的點(diǎn)與O點(diǎn)的電勢差為U=ER=10 V,故D正確. 6.如圖4所示,一平行板電容器充電后與電源斷開,負(fù)極板接地,正極板與靜電計(jì)相連,兩板間有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷固定在P點(diǎn).若正極板保持不動(dòng),將負(fù)極板緩慢向左平移一小段距離x0的過程中,靜電計(jì)帶電量的變化可忽略,以C表示電容器的電容、σ表示極板單位面積所帶電荷量(也稱面電荷密度)、U表示P點(diǎn)與負(fù)極板間的電勢差,W表示正檢驗(yàn)電荷的電勢能.各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象中正確的是( ) 圖4 答案 A 解析 當(dāng)負(fù)極板左移時(shí),d增大,由C=可知,C與x圖象
27、的關(guān)系如圖A所示,故A正確;σ表示極板單位面積所帶電荷量,而電容器極板電量不變,則面電荷密度也不變,故B錯(cuò)誤;因負(fù)極板接地,設(shè)P點(diǎn)原來與負(fù)極板之間的距離為x,則P點(diǎn)的電勢φ=E(x-x0),那么U=E(x-x0),與x成線性關(guān)系,故C錯(cuò)誤;電勢能W=φq=Eq(x-x0),應(yīng)該是傾斜直線,故D錯(cuò)誤. 7.(2016·海南單科·6)如圖5,平行板電容器兩極板的間距為d,極板與水平面成45°角,上極板帶正電.一電荷量為q(q>0)的粒子在電容器中靠近下極板處.以初動(dòng)能Ek0豎直向上射出.不計(jì)重力,極板尺寸足夠大.若粒子能打到上極板,則兩極板間電場強(qiáng)度的最大值為( ) 圖5 A. B.
28、 C. D. 答案 B 解析 根據(jù)電荷受力可以知道,粒子在電場中做曲線運(yùn)動(dòng),當(dāng)電場足夠大時(shí),粒子到達(dá)上極板時(shí)速度恰好與上極板平行,如圖,將粒子初速度v0分解為垂直極板的vy和平行極板的vx,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,當(dāng)分速度vy=0時(shí),則粒子的速度正好平行上極板,則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:-v=-2d,由于vy=v0cos 45°,Ek0=mv,聯(lián)立整理得到E=,故選項(xiàng)B正確. 8.如圖6所示為某粒子分析器的簡化結(jié)構(gòu).金屬板P、Q相互平行,兩板通過直流電源、開關(guān)相連,其中Q板接地.一束帶電粒子,從a處以一定的初速度平行于金屬板P、Q射入兩板之間的真空區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在Q板上如圖所示的位置.在
29、其他條件不變的情況下,要使該粒子束能從Q板上b孔射出(不計(jì)粒子重力和粒子間的相互影響),下列操作中可能實(shí)現(xiàn)的是( ) 圖6 A.保持開關(guān)S閉合,適當(dāng)上移P極板 B.保持開關(guān)S閉合,適當(dāng)左移P極板 C.先斷開開關(guān)S,再適當(dāng)上移P極板 D.先斷開開關(guān)S,再適當(dāng)左移P極板 答案 A 解析 粒子在平行板電容器之間做類平拋運(yùn)動(dòng),要使該粒子束能從Q板上b孔射出,需要增大粒子平拋水平位移,豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=,則由a到下極板的距離d0=at2=,從而可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t= ,水平方向位移x=v0t=v0 ,保持開關(guān)S閉合,則兩極板電壓不變,適當(dāng)上移P板,即d增大,d0不變,水平位
30、移增大,選項(xiàng)A對.保持開關(guān)閉合,左移P板則電壓不變,d和d0都不變,水平位移不變,選項(xiàng)B錯(cuò).先斷開開關(guān)S,適當(dāng)上移P板,則電荷量不變,水平位移x=v0,所以水平位移不變,選項(xiàng)C錯(cuò).同理,先斷開開關(guān)S,再適當(dāng)左移P極板,正對面積變小,電容變小,電荷量不變,電壓變大,d0不變,水平位移變小,選項(xiàng)D錯(cuò). 9.(2016·北京理綜·23)如圖7所示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0,偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強(qiáng)電場,極板間電壓為U,極板長度為L,板間距為d. 圖7 (1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場
31、時(shí)初速度v0和從電場射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy; (2)分析物理量的數(shù)量級,是解決物理問題的常用方法.在解決(1)問時(shí)忽略了電子所受重力,請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因.已知U=2.0×102 V,d=4.0×10-2 m,m=9.1×10-31 kg,e=1.6×10-19 C,g=10 m/s2. (3)極板間既有靜電場也有重力場.電勢反映了靜電場各點(diǎn)的能的性質(zhì),請寫出電勢φ的定義式.類比電勢的定義方法,在重力場中建立“重力勢”φG的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點(diǎn). 解析 (1)根據(jù)動(dòng)能定理,有 eU0=mv, 電子射入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度 v0= 在偏轉(zhuǎn)電
32、場中,電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 Δt==L 加速度a== 偏轉(zhuǎn)距離Δy=a(Δt)2= (2)只考慮電子所受重力和電場力的數(shù)量級,有重力 G=mg≈10-29 N 電場力F=≈10-15 N 由于F?G,因此不需要考慮電子所受的重力. (3)電場中某點(diǎn)電勢φ定義為電荷在該點(diǎn)的電勢能Ep與其電荷量q的比值,即φ=,類比靜電場電勢的定義,將重力場中物體在某點(diǎn)的重力勢能EG與其質(zhì)量m的比值,叫做“重力勢”,即φG= 電勢φ和重力勢φG都是反映場的能的性質(zhì)的物理量,僅由場自身的因素決定. 答案 (1) (2)見解析 (3)見解析 10.(2016·江南十校3月模擬)如圖8所示,在寬度為
33、L的條形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場,電場的方向平行于區(qū)域過界.有一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從左側(cè)邊界上的A點(diǎn),以初速度v0沿垂直于電場的方向射入電場,粒子從右側(cè)邊界射出時(shí)的速度大小為v0. 圖8 (1)求粒子從右側(cè)邊界射出時(shí),沿電場方向位移的大??; (2)若帶電粒子的入射速度改為v0,求粒子從右側(cè)邊界射出時(shí)速度的大??; (3)若帶電粒子的入射速度大小可以為任意值(遠(yuǎn)小于光速),求帶電粒子從右側(cè)邊界射出速度的最小值. 答案 (1)L (2)v0 (3)v0 解析 (1)設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1粒子射出電場,沿電場方向位移為y,沿電場方向速度為vy1 由類平拋運(yùn)動(dòng)知,L=v0t1,y=at,vy1=at1 射出電場的速度分解到水平方向和豎直方向v0= 聯(lián)立,得:a=,y=L. (2)粒子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2粒子射出電場,則L=v0t2 設(shè)粒子沿場強(qiáng)方向加速度為a,沿場強(qiáng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)vy2=at2 粒子射出電場的速度v= 聯(lián)立知v=v0. (3)設(shè)粒子以vx射入電場,沿電場方向速度為vy 粒子射出電場的速度為v′,可得 v′= 可知當(dāng)v=2時(shí),v′取最小值,即vx= 代入知最小速度v′=v0. 18
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年防凍教育安全教育班會全文PPT
- 2025年寒假安全教育班會全文PPT
- 初中2025年冬季防溺水安全教育全文PPT
- 初中臘八節(jié)2024年專題PPT
- 主播直播培訓(xùn)提升人氣的方法正確的直播方式如何留住游客
- XX地區(qū)機(jī)關(guān)工委2024年度年終黨建工作總結(jié)述職匯報(bào)
- 心肺復(fù)蘇培訓(xùn)(心臟驟停的臨床表現(xiàn)與診斷)
- 我的大學(xué)生活介紹
- XX單位2024年終專題組織生活會理論學(xué)習(xí)理論學(xué)習(xí)強(qiáng)黨性凝心聚力建新功
- 2024年XX單位個(gè)人述職述廉報(bào)告
- 一文解讀2025中央經(jīng)濟(jì)工作會議精神(使社會信心有效提振經(jīng)濟(jì)明顯回升)
- 2025職業(yè)生涯規(guī)劃報(bào)告自我評估職業(yè)探索目標(biāo)設(shè)定發(fā)展策略
- 2024年度XX縣縣委書記個(gè)人述職報(bào)告及2025年工作計(jì)劃
- 寒假計(jì)劃中學(xué)生寒假計(jì)劃安排表(規(guī)劃好寒假的每個(gè)階段)
- 中央經(jīng)濟(jì)工作會議九大看點(diǎn)學(xué)思想強(qiáng)黨性重實(shí)踐建新功