2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題42 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案.doc
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突破42帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 1．做直線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子初速度不為零，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)。 2．用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad。 3．用功能觀點(diǎn)分析 勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02； 非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W＝qU＝Ek2－Ek1。 【典例1】如圖所示，在等勢(shì)面沿豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場(chǎng)，并沿直線AB運(yùn)動(dòng)，由此可知( )． A．電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì) B．微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，在A點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能 C．微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，在A點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能 D．微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和等于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和 【答案】 AB 【解析】 一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場(chǎng)，并沿直線AB運(yùn)動(dòng)，其受到的電場(chǎng)力F只能垂直于等勢(shì)面水平向左，則電場(chǎng)方向水平向右，如圖所示， 【典例2】一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))．小孔正上方處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過(guò)小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回．若將下極板向上平移，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將( )． A．打到下極板上 B．在下極板處返回 C．在距上極板處返回 D．在距上極板d處返回 【答案】 D 【跟蹤短訓(xùn)】 1. 如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子剛好能到達(dá)N板，如果要使這個(gè)帶電粒子能到達(dá)M、N兩板間距的處返回，則下述措施能滿足要求的是( )． A．使初速度減為原來(lái)的 B．使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍 C．使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍 D．使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的 【答案】 BD 【解析】 在粒子剛好到達(dá)N板的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得－qEd＝0－mv，所以d＝，令帶電粒子離開M板的最遠(yuǎn)距離為x，則使初速度減為原來(lái)的，x＝；使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，x＝；使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，x＝；使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，x＝. 2．如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個(gè)質(zhì)量為m＝0.2 kg，帶電荷量為q＝＋2.010－6 C的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1.從t＝0時(shí)刻開始，空間加上一個(gè)如圖乙所示的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向呈周期性變化的電場(chǎng)(取水平向右的方向?yàn)檎较颍琯＝10 m/s2)，求： (1)23 s內(nèi)小物塊的位移大?。? (2)23 s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功． 【答案】 (1)47 m (2)9.8 J 位移x2＝x1＝4 m,4 s末小物塊的速度為v4＝0 因此小物塊做周期為4 s的勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng) 第22 s末的速度為v22＝4 m/s，第23 s末的速度 v23＝v22－a2t＝2 m/s(t＝1 s) 所求位移為x＝x1＋t＝47 m. (2)23 s內(nèi)，設(shè)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功為W，由動(dòng)能定理得W－μmgx＝mv 解得W＝9.8 J. 課后作業(yè) 1. 如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v，保持兩板間電壓不變，則( )． A．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v增大 B．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小 C．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變 D．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng) 【答案】 C 【解析】 由動(dòng)能定理得eU＝mv2，當(dāng)改變兩極板間的距離時(shí)，U不變，v就不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確．粒子在極板間做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，＝，＝，即t＝，當(dāng)d減小時(shí)，v不變，電子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2. 如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一穩(wěn)壓電源(未畫出)相連，若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中該粒子( ) A．所受重力與電場(chǎng)力平衡 B．電勢(shì)能逐漸增加 C．機(jī)械能逐漸減小 D．做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 【答案】 D 3．如圖所示、兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強(qiáng)電場(chǎng).兩極板間相距為d. — 帶負(fù)電的微粒從上極板M的邊緣以初速度射入，沿直線從下極板的邊緣射出.已知微粒的電量為q、質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是 A. 微粒運(yùn)動(dòng)的加速度為0 B. 微粒的電勢(shì)能減小了 mgd C. 兩極板間的電勢(shì)差為 D. N極板的電勢(shì)髙于M板的電勢(shì) 【答案】AC 4．如圖所示,空間有一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電微粒以一定初速度從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)微粒除受到電場(chǎng)力和重力外,不再受其它力,則此過(guò)程微粒( ) A. 電勢(shì)能增加 B. 重力勢(shì)能減少 C. 動(dòng)能增加 D. 電勢(shì)能和動(dòng)能之和不變 【答案】A 【解析】小球做直線運(yùn)動(dòng)，所以合力必須與速度方向共線，而小球只受重力和電場(chǎng)力，所以電場(chǎng)力方向只能為如圖所示方向，從A到B過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增大，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減小，兩力都做負(fù)功，所以動(dòng)能減小，BC錯(cuò)誤；過(guò)程中只有電場(chǎng)力和重力做功，所以電勢(shì)能與機(jī)械能之和保持不變，D錯(cuò)誤． 5．如圖所示，沿水平方向放置的平行金屬板a和b分別與電源的正負(fù)極相連，a、b板的中央沿豎直方向各有一個(gè)小孔，閉合開關(guān)S后，帶正電的液滴從小孔正上方的P點(diǎn)由靜止自由落下，當(dāng)液滴穿過(guò)b板小孔到達(dá)a板小孔時(shí)速度為v1.現(xiàn)使a板不動(dòng)，在開關(guān)S仍閉合或斷開的情況下，b板向上或向下平移一小段距離，相同的液滴仍從P點(diǎn)自由落下，此時(shí)液滴到達(dá)a板小孔時(shí)速度為v2，下列說(shuō)法中正確的是( )． A．若開關(guān)S保持閉合，向下移動(dòng)b板，則v2>v1 B．若開關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開，向下移動(dòng)b板，則v2>v1 C．若開關(guān)S保持閉合，則無(wú)論向上或向下移動(dòng)b板，都有v2＝v1 D．若開關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開，則無(wú)論向上或向下移動(dòng)b板，都有v2下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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