《2022年高考期末一模联考物理新题精选分类解析专题带电粒子在电场中的运动 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考期末一模联考物理新题精选分类解析专题带电粒子在电场中的运动 .pdf（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习好资料欢迎下载十二、带电粒子在电场中的运动1 （2013 上海市黄浦区期末）如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的 A 点，其带电量为 Q；质量为 m、带正电的乙球在水平面上的B 点由静止释放，其带电量为 q；A、B 两点间的距离为l0。释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为 F = kQq4l02（k 为静电力常数）、方向指向甲球的恒力 （非电场力） 作用，两球均可视为点电荷。求：（1）乙球在释放瞬间的加速度大小；（2）乙球的速度最大时两球间的距离；（3）若乙球运动的最大速度为vm，求乙球从开始运动到速度为vm的过程中电势能的变化量。解析： （10 分）（
2、1）ma= kQql02 F 可解得 a= 3kQq4ml02（3 分）（2）当两个力大小相等时，乙球的速度最大，（1 分）F = kQq4l02= kQqx2可解得 x=2l0 （2 分）（3）12mvm2-0 = W电-WF，（1 分）W电= 12mvm2 + WF = 12mvm2 + Fl0 = 12mvm2 +kQq4l0（2 分）静电力做正功，电势能减少了12mvm2 +kQq4l0（1 分）2.（9 分） （2013 河南郑州市一模）在光滑水平面上，有一质量为m=110-3kg、电量101.0 10qC 的带正电小球，静止在O 点。以 O 点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xo
3、y。现在突然加一沿 x轴正方向， 场强大小62.0 10/EV m的匀强电场， 使小球开始运动。经过一段时间后，所加匀强电场再突然变为沿y轴正方向，场强大小不变，使该小球恰能够到达坐标为（0.3,0.1）的 P点。求：甲ABF乙l0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习好资料欢迎下载（1）电场改变方向前经过的时间；（2）带正电小球到达P 点时的速度大小和方向。解析： （9分）由牛顿运动定律得，在匀强电场中小球加速度的大小为：mqEa代人数值得： a=0.20 m/s2（1分）当场强沿 x 正方向时，经过时间t 小球
4、的速度大小为vx=at （1分）小球沿 x 轴方向移动的距离2121atx（1分）电场方向改为沿 y 轴正方向后的时间 T 内，小球在 x 方向做速度为 vx的匀速运动，在 y 方向做初速为零的匀加速直线运动。沿 x 方向移动的距离： x=vxT+x1=0.30 m（1分）沿 y 方向移动的距离：221aTy=0.10 m（1分）由以上各式解得 t=1 s （1分）T=1s vx=0.2 m/s （1分）到 P 点时小球在 x 方向的分速度仍为 vx，在 y 方向的分速度vy=aT=0.20 m/s （1分）由上可知，此时运动方向与x 轴成45o角，速度大小为 0.28 m/s(或22. 0m
5、/s) （1分）3. (17分) （2013 四川省自贡市二诊）如图所示，在E=l03V/m 的竖直匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN 与一水平绝缘轨道MN 在 N 点平滑相接 , 半圆形轨道平面与电 . 场线平行 , 其半径 R=40 cm, N 为半圆形轨道最低点， P 为 QN圆弧的中点，一带104C 负电荷的小滑块质量m=10 g,与水平轨道间的动摩擦因数 u=0.15, 位于 N点右侧 1.5 m 的 M处，要使小滑块恰能运动到圆轨道的最髙点Q,取 g=10m/s2,求：(1) 滑块应以多大的初速度V0，向左运动？(2) 滑块通过P点时受到轨道的压力。解析： .（17 分）精
6、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习好资料欢迎下载(1)设小球到达 Q 点时速度为 v，由牛顿第二定律有RvmqEmg2(3 分) 滑块从开始到 Q 过程中，由动能定理有：2022121)(22mvmvxqEmgRqERmg(3 分) 联立方程组，解得：70vm/s (2 分) 4 （17 分） （2013 四川攀枝花二模）如图所示，虚线PQ、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m=2.0 10-11kg、电荷量为 q=+1.0 10-5C，从 a点由静止开始经电压为 U=100V 的电场加速后， 垂
7、直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN 的某点 b（图中未画出）离开匀强电场时速度与电场方向成300角。已知 PQ、MN 间距为 20，带电粒子的重力忽略不计。求：（1）带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1；（2）匀强电场的场强大小；（3）ab两点间的电势差。解： （1）由动能定理得：2121mvqU（2 分）代入数据得smv/1041（1 分）（2）粒子沿初速度方向做匀速运动：tvd1（2 分）PUQMNEa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习好资料欢迎下载粒子沿电场方向做匀加速运动：atvy（2 分）由题意得：y
8、vv1030tan（2 分）由牛顿第二定律得：maqE（2 分）联立以上相关各式并代入数据得：CNCNE/10732. 1/10333（2 分）（3）由动能定理得：)(21212212yabvvmmvqU（3 分）联立以上相关各式并代入数据得：VUab400（1 分）5、 （12 分） （2013 安徽省黄山市一模） 飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷 q/m，如图 1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB ，可测得离子飞越AB所用时间 t1。改进以上方法，如图2，让离子飞越 AB后进入场强为 E（方向如图）的匀强电场区域BC ，在电场的作用下离子返回B端
9、，此时，测得离子从 A出发后返回 B端飞行的总时间为t2（不计离子重力）。（1）忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。（2）离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速，设两个比荷都为 q/m 的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管，在改进后的方法中，它们从A出发后返回 B端飞行的总时间通常不同， 存在时间差 t ， 可通过调节电场 E使 t 0。求此时 E的大小。5、 （12 分）解析（1）设离子带电量为q，质量为 m ，经电场加速后的速度为v，则mvqU212 （2 分）离子飞越真空管，在AB做匀速直线运动，则Lvt1（2 分）解得荷质比：2122UtLmq（1 分）
10、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习好资料欢迎下载（2）两离子加速后的速度分别为v1、v2，则mqUv112、mqUv222，（ 2 分）离子在匀强电场区域BC中做往返运动，设加速度为a，则 qEma （1 分） ，两离子从 A出发后返回 B端飞行的总时间为mqEvvLt1112（1 分） 、t22vLmqEv22（1 分）t1t2)(21221vvqEmvvL，要使 t 0，则须0221qEmvvL解得：LUUE214（2 分）6.（2013山东省淄博期末）如图甲，真空中两竖直平行金属板A、B 相距25 10dm
11、，B 板中心有小孔O，两板间电势差随时间变化如图乙0t时刻，将一质量272.0 10mkg，电量191.6 10qC 的带正电粒子自 O 点由静止释放，粒子重力不计求：（1）释放瞬间粒子的加速度；（2）在图丙中画出粒子运动的v-t 图象 （至少画一个周期，标明数据，不必写出计算过程）解析：（ 1）由牛顿第二定律，qE=ma，E=U/d，解得：a=4109m/s2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习好资料欢迎下载（2）粒子运动的 v-t 图象如图所示。7(2013 北京房山区期末 ). 如图所示， A 是一个质量为
12、 1 10-3kg 表面绝缘的薄板，薄板静止在光滑的水平面上，在薄板左端放置一质量为1 10-3kg 带电量为 q=1 10-5C 的绝缘物块，在薄板上方有一水平电场，可以通过开关控制其有、无及方向先产生一个方向水平向右，大小E1=3 102V/m 的电场，薄板和物块开始运动，作用时间2s后，改变电场，电场大小变为E2=1 102V/m，方向向左，电场作用一段时间后，关闭电场，薄板正好到达目的地，物块刚好到达薄板的最右端，且薄板和物块的速度恰好为零 . 已知薄板与物块间的动摩擦因数 =0.1， （薄板不带电，物块体积大小不计， g 取 10m/s2）求：（1）在电场 E1作用下物块和薄板的加速
13、度各为多大；（2）电场 E2作用的时间；（3）薄板的长度和薄板移动的距离解析： （1）物块211s/m2mfFa（2 分）薄板22s/m1Mfa（2 分）(2)经 t1=2s时物块 v1=a1t1=2 2=4m/s 向右（ 1 分）薄板 v2=a2t1=1 2=2m/s 向右经 2 秒后，物块作匀减速运动221s/m2111mfqEa向左.薄板加速度不变，仍为a2=1m/s2 向右，当两者速度相等时，物块恰好到达薄板最右端，以后因为qE2=f= (m0+m1)g，所以物块和薄板将一起作为整体向右以223s/m5. 021mMqEa向右作匀减速直到速度都为0A B E1精选学习资料 - - -
14、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习好资料欢迎下载共同速度为 v=v1-a1 t2v=v2+a2 t2t2=s32v=38m/s 物块和薄板获得共同速度至停止运动用时s3163t（1 分）第二次电场作用时间为t=t2+t3=6s （1 分）或: 由动量定理系统所受外力的冲量等于系统动量的变化得:E1qt1-E2qt2=0 带入数据解得 t2=6s （3）经 t1=2s时物块运动m4212111tax小车运动m2212122tax薄板在 t2时间内位移 x3=v2t2+21a2t22=914m 物块在 t2时间内位移为 x4=v1t2-21a
15、1 t22=920m （1 分）薄板长度 L=x1-x2+x4-x3=38m=2.67m（1 分）（或用能量守恒 qE1x1-qE2x4=2)(21vMmmglL=38m）薄板右端到达目的地的距离为xm67.103329962032232avxxx（1 分）8（2013 广东汕头期末） （18分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，不带电的绝缘小球P2静止在 O 点. 带正电的小球P1以速度 v0从 A 点进入 AB 区域. 随后与 P2发生正碰后反弹，反弹速度为32v0. 从碰撞时刻起在 AB 区域内加上一个水平向右，电场强度为 E0的匀强电场， 并且区域外始终不存在电场 P1的质量为 m1，带电
16、量为 q，P2的质量为 m2=5m1，A、O 间距为 L0，O、B 间距为340LL，已知0201034LvmqE.（1） 求碰撞后小球 P1向左运动的最大距离及所需时间（2） 判断两球能否在 OB 区间内再次发生碰撞解答. （18 分） ：(1)碰撞后 P1以速度 v1=32v0向左做匀减速直线运动，设最大距离为s，由运动学公式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习好资料欢迎下载有asv221（2 分）atv1（2 分）由牛顿第二定律有q E0= m1a（1 分）又0201034LvmqE（1 分）联立解得061s
17、L（2 分）所需时间002vLt（2 分）(2)设碰后 P2速度为 v2，以 v0方向为正方向，由动量守恒：220101)32(vmvmvm（2 分）设 P1、P2碰撞后又经t 时间在 OB 区间内能再次发生碰撞，P1位移为 s1，P1位移为 s2，由运动学公式，有20121v32stat（2 分）tv22s（1 分）21ss （1 分）联立解得2s02L043LL两球能在 OB 区间内再次发生碰撞（ 2 分）9（2013 四川自贡二诊） . (17分)如图所示，在 E=l03V/m 的竖直匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN 与一水平绝缘轨道MN 在 N 点平滑相接 , 半圆形轨道平面
18、与电 . 场线平行 , 其半径 R=40 cm, N 为半圆形轨道最低点， P 为 QN圆弧的中点，一带104C 负电荷的小滑块质量 m=10 g,与水平轨道间的动摩擦因数u=0.15, 位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习好资料欢迎下载于 N点右侧 1.5 m 的 M处，要使小滑块恰能运动到圆轨道的最髙点Q,取 g=10m/s2,求：(1) 滑块应以多大的初速度V0，向左运动？(2) 滑块通过P点时受到轨道的压力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页