高二物理 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 典型例題解析

1、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1) 典型例題解析【例1】如圖14105所示，在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比是多少？解析：質(zhì)子和粒子都是正離子，從A點(diǎn)釋放將受電場(chǎng)力作用，加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，設(shè)AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U，由能量的觀點(diǎn)得：點(diǎn)撥：mv2/2qU對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)都適用，但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中粒子的加速運(yùn)動(dòng)不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)【例2】一個(gè)質(zhì)量為m，帶有電荷q的小物體，可在水平軌道Ox上運(yùn)動(dòng)，O端有一與軌道垂直的固定墻，軌道處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿Ox軸正方向如圖14106所示，小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)

2、受到大小不變的摩擦力f作用，且fqE；設(shè)小物體與墻碰撞時(shí)不損失機(jī)械能，且電量保持不變，求它在停止運(yùn)動(dòng)前所通過(guò)的總路程S解析：帶電物體受到電場(chǎng)力FqE的作用，大小不變，方向指向墻，摩擦力f的方向與小物體運(yùn)動(dòng)方向相反，不管開始時(shí)小物體是沿x軸正方向還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，小物體將與墻發(fā)生碰撞，且在多次與墻碰撞后，最后將停在原點(diǎn)O處設(shè)小物體在停止運(yùn)動(dòng)前所通過(guò)的總路程為S，則有點(diǎn)撥：帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是電場(chǎng)知識(shí)與力學(xué)知識(shí)的結(jié)合，方法和力學(xué)分析法相同，先受力分析，再運(yùn)動(dòng)分析，再優(yōu)化選擇力學(xué)“三把金鑰匙”解題，此題注意摩擦力做功的特點(diǎn)摩擦力做功的大小等于摩擦力大小與物體通過(guò)的路程的乘積【例3】如圖14107所示

3、，帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間，距下板0.8cm，兩板間的電勢(shì)差為300V，如果兩板間的電勢(shì)差減小到60V，則帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上需多少時(shí)間？點(diǎn)撥：用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解：【例4】靜止在太空中的飛行器上有一種裝置，它利用電場(chǎng)加速帶電粒子，形成向外發(fā)射的高速粒子流已知飛行器質(zhì)量為M，發(fā)射的是2價(jià)氧離子，發(fā)射離子的功率恒為P，加速電壓為U，每個(gè)氧離子的質(zhì)量為m，單位電荷的電量為e，不計(jì)發(fā)射氧離子后飛行器質(zhì)量的變化求：(1)射出的氧離子速度；(2)每秒鐘射出的氧離子數(shù)；(3)射出離子后飛行器開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度點(diǎn)撥：從討論每秒射出氧離子的動(dòng)量的變化p，分析出飛行器所受的反沖

4、作用力，進(jìn)而求得加速度，關(guān)鍵注意功率PnqU和瞬間作用力Fp/t參考答案， 跟蹤反饋 1下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)后，哪種粒子速度最大 A質(zhì)子B氘核C氦核(粒子)D鈉離子Na+2如圖14108所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，有一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球在B板之下H處以v0初速度豎直向上進(jìn)入兩板間，欲使小球恰好打到A板，試討論A、B板間的電勢(shì)差的大小3如圖14109所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極板間的電壓不變，則 A把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回B把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落C把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔，繼續(xù)下落4如圖14110所示，靜止在光滑水平面上，已經(jīng)充電的平行板電容器的極板間距離為d，在板上有一小孔，電容器固定在一絕緣底座上，總質(zhì)量為m，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電鉛丸對(duì)準(zhǔn)