帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)計(jì)算題大題專練(詳細(xì)答案).doc

. .帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力來(lái)1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有兩類(lèi)問(wèn)題：一是運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問(wèn)題，常用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式去分析解決；二是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，常用動(dòng)能定理或能量守恒定律去分析解決.2.此類(lèi)題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)；二是粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)；三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究)1如圖K738所示，在真空中水平放置一對(duì)平行金屬板，板間距離為d，板長(zhǎng)為l，加電壓U后，板間產(chǎn)生一勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)子(質(zhì)量為m，電量為q)以初速度v0垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)求質(zhì)子射出電場(chǎng)時(shí)的速度大小(2)求質(zhì)子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離圖K7382如圖K739所示，在距地面一定高度的位置以初速度v0向右水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球，小球的落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間有一段相應(yīng)的水平距離(水平射程)若在空間加上一豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球的水平射程變?yōu)樵瓉?lái)的，求此電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向圖K7393如圖K7310所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L0.4 m，兩極板間距離d4103 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩平行極板中央射入，開(kāi)關(guān)S閉合前，兩極板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央已知微粒質(zhì)量m4105 kg，電量q1108 C(取g10 m/s2)求：(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為了使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？圖K73104.如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(重力不計(jì))，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí)速度為v，方向與電場(chǎng)線垂直，在B點(diǎn)時(shí)速度大小為2v，已知A、B兩點(diǎn)間距離為d，求(1)A、B兩點(diǎn)間的電壓；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.5.一個(gè)帶正電的微粒，從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒沿直線AB運(yùn)動(dòng)，如圖所示，AB與電場(chǎng)線夾角=30.已知帶電微粒的質(zhì)量m=1.0 107kg，電量q=1.010-10C，A、B相距L=20cm.(取g=10m/s2，結(jié)果要求二位有效數(shù)字)求：(1)試說(shuō)明微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，要求說(shuō)明理由. (2)電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向？(3)要使微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，微粒射入電場(chǎng)時(shí)的最小速度是多少？1.如下圖所示,質(zhì)量為m,帶電量為q(q0)的小球,用一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線系于一足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn),電場(chǎng)方向豎直向下,電場(chǎng)強(qiáng)度為E ,為使帶電小球能在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)作完整的圓周運(yùn)動(dòng),求在最低點(diǎn)時(shí)施給小球水平初速度v0應(yīng)滿足什么條件？小球在運(yùn)動(dòng)中細(xì)線受到的最大拉力應(yīng)滿足什么條件？v0O E2.在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)帶負(fù)電q、質(zhì)量m，且重力大于所受電場(chǎng)力的小球，從光滑的斜面軌道的A點(diǎn)由靜止下滑，若小球恰能通過(guò)半徑為R的豎直圓軌道的最高點(diǎn)B而做圓周運(yùn)動(dòng)，問(wèn)A點(diǎn)的高度h至少應(yīng)該為多少？上題中，小球改為帶正電，其他條件不變，A點(diǎn)的高度h至少應(yīng)該為多少？3.在方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一不可伸長(zhǎng)的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，把小球拉起直至細(xì)線與場(chǎng)強(qiáng)平行，然后無(wú)初速釋放.已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為(如圖所示). 求小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力。1.如圖所示 在方向水平向右的勻強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一不可伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的不可導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的帶點(diǎn)小球，另一端固定于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止在B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角 ，問(wèn)：（1）小球的電荷量是多少？（2）若將小球拉到A點(diǎn)使細(xì)線呈水平狀態(tài)，當(dāng)小球無(wú)初速釋放時(shí)，從A到B的過(guò)程，靜電力對(duì)小球做多少功？（3）小球過(guò)最低點(diǎn)C時(shí)，細(xì)線對(duì)小球拉力大小多少？2.如圖所示，有一(電荷量為e)電子經(jīng)電壓U0加速后，進(jìn)入兩塊間距為d、電壓為U的平行金屬板間若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且恰好從B板右邊緣穿出電場(chǎng)，求：(1)金屬板A的長(zhǎng)度；(2)電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能 3.如圖所示（圖在黑板上），如圖所示,一個(gè)電子(質(zhì)量為m)電荷量為e,以初速度V0沿著勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，不計(jì)重力，問(wèn)：（1）電子進(jìn)入電場(chǎng)的最大距離。（2）電子進(jìn)入電場(chǎng)最大距離的一半時(shí)的動(dòng)能。4如圖7-3-6所示，在水平地面上固定一傾角為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中一勁度系數(shù)為 k 的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，彈簧處于自然狀態(tài)一質(zhì)量為 m、帶電荷量為 q(q0)的滑塊從距離彈簧上端為 s0 處?kù)o止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為 g. (1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間 t1. (2)若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中最大速度大小為 vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為 vm 的過(guò)程中彈簧的彈力所做的功 W. 圖 7-3-6例2、解析：(1)帶電粒子從A到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得 將vA=v，vB=2v代入解得(2)帶電粒子從A到B做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)在垂直電場(chǎng)線和平行電場(chǎng)線方向上的位移分別為x和y.由于A到B，粒子的動(dòng)能增加，則電場(chǎng)力做正功，所以，場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)水平向左.答案：10解：(1)質(zhì)子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間為t金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E質(zhì)子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得a質(zhì)子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直分速度為v1，則v1at聯(lián)立解得v1質(zhì)子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度實(shí)質(zhì)是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)在此時(shí)刻速度的合速度，其大小為v.(2)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為yat2聯(lián)立解得y.11解：設(shè)不加電場(chǎng)時(shí)小球在空間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則水平射程xv0t下落高度hgt2設(shè)加電場(chǎng)后小球在空間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，小球運(yùn)動(dòng)的加速度為a，有xv0t，hat2由以上各式，得a4g則場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律得mgqEma解得E，方向豎直向上12解：(1)設(shè)兩極板不帶電時(shí)，微粒落到下極板正中央所需時(shí)間為t，有v0t，gt2解得v0 10 m/s.(2)電容器的上極板應(yīng)接電源的負(fù)極設(shè)微粒恰好從下極板的右邊緣射出時(shí)，所加的電壓為U1，有a12，mgma1解得U1120 V設(shè)微粒恰好從上極板的右邊緣射出時(shí)所需的電壓為U2，有a2()2，mgma2解得U2200 V所以120 VU200 V.12、解：(1)微粒只在重力和電場(chǎng)力作用下沿AB直線運(yùn)動(dòng)，在垂直AB方向上重力和電場(chǎng)力的分力必等大反向，可知電場(chǎng)力的方向水平向左，如圖所示.微粒所受合力的方向由B指向A，與初速度VA方向相反，微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng).(2)在垂直于AB方向上有：qEsinmgcos=0電場(chǎng)強(qiáng)度E=mg/qtg=1.7104N/C 電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左. (3)微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的速度vB=0微粒進(jìn)入電場(chǎng)中的速度最小，由動(dòng)能定理有：mgLsinqELcos=mvA2解得vA=2.8m/s13、解：設(shè)細(xì)線長(zhǎng)為l，球的電量為q，場(chǎng)強(qiáng)為E，若電量q為正，則場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，反之水平向左，從釋放點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少等于電勢(shì)能的增加，mgLcos=qEL(1sin)若小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度為v，此時(shí)線的拉力為T(mén)，由能量關(guān)系得 由牛頓第二定律得 解上面各式得4解：(1)滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過(guò)程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為 a，則有qEmgsin ma s0at聯(lián)立解得t1.(2)滑塊速度最大時(shí)受力平衡，設(shè)此時(shí)彈簧壓縮量為x0，則有mgsin qEkx0從靜止釋放到速度達(dá)到最大的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得(mgsin qE)(s0x0)Wmv0聯(lián)立解得Wmv(mgsin qE)(s0)歡迎您的光臨，Word文檔下載后可修改編輯.雙擊可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳.謝謝！希望您提出您寶貴的意見(jiàn)，你的意見(jiàn)是我進(jìn)步的動(dòng)力。贈(zèng)語(yǔ)； 1、如果我們做與不做都會(huì)有人笑，如果做不好與