2014高考物理專題復(fù)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(絕對(duì)經(jīng)典)(精)

1、電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1本講需掌握電容的定義式、平行板電容器電容的決定式；帶電粒子的加速、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題與生產(chǎn)技術(shù)、生活實(shí)際、科學(xué)研究等聯(lián)系密切，如靜電屏蔽、尖端放電、電容傳感器、示波器工作原理、靜電分選、靜電除塵、直線加速器等此類問(wèn)題借助帶電粒子受電場(chǎng)力作用，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析運(yùn)動(dòng)特征，考查學(xué)生分析綜合問(wèn)題的能力，是高考命題的熱點(diǎn)2電容器的動(dòng)態(tài)分析、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是本講的重點(diǎn)內(nèi)容(1) 通過(guò)例1和變式題復(fù)習(xí)電容器的動(dòng)態(tài)分析；(2) 通過(guò)例2和變式題復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)；(3) 通過(guò)例3和變式題復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)；(4) 通過(guò)例4和變式題復(fù)習(xí)帶電粒子在復(fù)

2、合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)探究點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析(連接電源、斷開(kāi)電源)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的處理方法1. 平行板電容器充電后，保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接：(1) 兩板間的電勢(shì)差U保持不變；(2) 由電容的定義式(=和平行板電容器的決定式C=聯(lián)立解得：Q=；E=(3) 保持正對(duì)面積S不變，增大兩板間的距離d,電容器的電容C、電容器的帶電量Q、兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E均減?。?4) 保持兩板間的距離d不變，減小兩板的正對(duì)面積S,電容器的電容C、電容器的帶電量Q減小，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E保持不變.2. 平行板電容器充電后，切斷與電池的連接：(1) 電容器的帶電量Q保持不變；Q£rSU(2) 由電

3、容的定乂式C=U、平行板電容器的決定式C=4nkd和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)公式E=d，4nkdQ4nkQ聯(lián)立解得：U=grS，E=£rS；(3) 保持正對(duì)面積S不變，增大兩板間的距離d,電容器的電容C減小，兩板間的電壓U增大，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E保持不變；(4) 保持兩板間的距離d不變，減小兩板的正對(duì)面積S,電容器的電容C減小，兩板間的電壓U增大，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E增大.例12010北京卷用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖293所示).設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為0實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()A保持S不變，增大d,則0變大B保持S不變，增大d,則0

4、變小C保持d不變，減小S,則0變小D保持d不變，減小S,則0不變變式訓(xùn)練12009海南卷平行板電容器兩極板間距為d、極80S板面積為S,電容為莎，其中80是常量.對(duì)此電容器充電后斷開(kāi)電源.當(dāng)增加兩板間距時(shí),電容器極板間()A電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差變大B.電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差不變C.電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差不變D.電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差減小帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是典型的力電綜合題型，帶電粒子在電場(chǎng)中的主要運(yùn)動(dòng)形式有：勻速直線、勻變速直線、勻變速曲線、勻速圓周、變速圓周等；帶電體的運(yùn)動(dòng)形式由受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共同確定.下面就帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)，提出以下幾方面注意事項(xiàng)：一、關(guān)于帶電粒子受力情況

5、分析1帶電粒子，如電子、質(zhì)子、a粒子及各種離子等，因?yàn)橘|(zhì)量很小，所以重力比電場(chǎng)力小得多，重力可以忽略不計(jì)，有的帶電微粒有特別說(shuō)明，也可忽略重力；2帶電微粒，如帶電小球、帶電液滴、煙塵等，質(zhì)量較大，如果沒(méi)有特別說(shuō)明，其重力一般不能忽略；3另外就是根據(jù)題目給定的研究對(duì)象的狀態(tài)確定.4彈力：桿、繩、彈簧、接觸面等，與力學(xué)中分析方法相同.5摩擦力：相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)摩擦力，相對(duì)靜止時(shí)的靜摩擦力。注意分析摩擦力的有無(wú)和方向以及確定大小的方法.探究點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1. 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與速度方向在一條直線上，帶電粒子做勻變

6、速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)帶電粒子的受力情況，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移、時(shí)間等.2. 用動(dòng)能定理解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析，確定有哪幾個(gè)力做功，做正功還是負(fù)功；確定帶電粒子的初、末狀態(tài)的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解.3. 用能量守恒的觀點(diǎn)處理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1) 帶電粒子只受靜電力的作用，帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變；(2) 帶電粒子受到重力和靜電力的作用(不受其他力)，帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能、電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變.例22009浙江卷如圖相距為d的平行金屬板A、B豎直放置，在兩板之間水平放置一絕緣平板有一質(zhì)量為m

7、、電荷量為q(q>0)的小物塊在與金屬板A相距l(xiāng)處?kù)o止若某一3umgd時(shí)刻在金屬板A、B間加一電壓UAB=2q，小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞，碰1撞后電荷量變?yōu)橐?q，并以與碰前大小相等的速度反方向彈回.已知小物塊與絕緣平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為陽(yáng)若不計(jì)小物塊電荷量對(duì)電場(chǎng)的影響和碰撞時(shí)間，則:B(1) 小物塊與金屬板A碰撞前瞬間的速度大小是多少？(2) 小物塊碰撞后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)？停在何位置？變式訓(xùn)練22010青島模擬如圖295甲所示，電荷量為q=1x104C的帶正電的小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在方向沿水平向右的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小與時(shí)間的關(guān)系如圖295乙所示，物塊運(yùn)動(dòng)速度與

8、時(shí)間t的關(guān)系如圖295丙所示，取重力加速度g=10m/s2.求:(1) 前2秒內(nèi)電場(chǎng)力做的功；(2) 物塊的質(zhì)量；(3) 物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù).變式訓(xùn)練3如圖296甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔，右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖296乙所示，電子原來(lái)靜止在左極板小孔處，不計(jì)電子的重力，下列說(shuō)法正確的是()A從t=0時(shí)刻釋放電子，電子始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到»右極板上B. 從t=0時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩極板間振動(dòng)匚TC從t=4時(shí)刻釋放電子，電子一定在兩板間振動(dòng)3TD從t=8時(shí)刻釋放電子，電子必將打到左極板上探究點(diǎn)三帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不計(jì)重力

9、的帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到恒定的與初速度v0方向成90°角的電場(chǎng)力的作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，也可說(shuō)成是類平拋運(yùn)動(dòng)2分析方法(1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解法。把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直初速度方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)能量觀點(diǎn)求解：動(dòng)能定理；能量轉(zhuǎn)化與守恒定律3推論(1)(1)如圖354所示粒子射出磁場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線與電場(chǎng)中線相交于O點(diǎn)，設(shè)0與邊緣距離為X，因?yàn)閠aneqL2Uyy2mv0dL=x,解得x=tane=qLU=2即：粒子射出磁場(chǎng)時(shí)速度mv02d的反向延長(zhǎng)線過(guò)其所完成水平位移的中點(diǎn)由此可知，粒>1圖35-4L子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射

10、出時(shí)，就好像從極板間的2處，即o點(diǎn)沿直線射出似的.不同帶電粒子初速度為零，由同一加速電壓U1加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2,則加速時(shí)1/2qU1qL2U2L2U2qLU2LU2滿足qU1=2mv2,v0=m，可得:側(cè)移y=2mv0d=4U1d和偏轉(zhuǎn)角tan0=mv0d=2U1d可以看出，此時(shí)粒子的側(cè)移量、偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、m無(wú)關(guān)，僅取決于加速和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).由此可得結(jié)論：電性相同的不同帶電粒子從靜止開(kāi)始，由同一加速電壓U1加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡相同.3帶電粒子在兩帶等量異種電荷的平行板間偏轉(zhuǎn)的臨界問(wèn)題(1) 若題中明確帶電粒子“剛好”射出(或不射出)電場(chǎng)區(qū)域，確定帶電粒子在電場(chǎng)方向上

11、的位移進(jìn)行求解；(2) 若題中沒(méi)有說(shuō)明(或暗示)帶電粒子是否射出電場(chǎng)，要根據(jù)題中條件進(jìn)行判斷，然后根據(jù)正確的情況分析解決；也可以假設(shè)一種情況進(jìn)行求解，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析說(shuō)明.例3如圖297所示，在空間中取直角坐標(biāo)系Oxy,在第一象限內(nèi)平行于y軸的虛線MN與y軸距離為d，從y軸到MN之間的區(qū)域充滿一個(gè)沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E.初速度可以忽略的電子經(jīng)過(guò)另一個(gè)電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從y軸上的A點(diǎn)以平行于x軸的方向射入第一象限區(qū)域，A點(diǎn)坐標(biāo)為(0,h).已知電子的電量為e,質(zhì)量為m,電子的重力忽略不計(jì).Ed2(1)若加速電場(chǎng)的電勢(shì)差U>4h，求電子從A點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)到離開(kāi)該電場(chǎng)區(qū)域所經(jīng)

12、歷的時(shí)間t和離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度v；(2)求電子經(jīng)過(guò)x軸時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離1.變式題42010東城模擬如圖29-8所示，兩個(gè)板長(zhǎng)均為L(zhǎng)的平板電極平行正對(duì)放置，相距為d,極板之間的電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的.一個(gè)a粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板邊緣已知質(zhì)子電荷為e,質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m,忽略重力和空氣阻力的影響，求：(1) 極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E；(2) a粒子的初速度v0.探究點(diǎn)四帶電體在電場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1. 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否考慮重力基本粒子，如電子、質(zhì)子、a粒子、各種離子等，一般不考慮重力；(2)帶電微粒、帶

13、電小球、帶電液滴、帶電塵埃等,除非有說(shuō)明,一般都要考慮重力.2. 帶電體在重力場(chǎng)和電場(chǎng)的疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)帶電體在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一般可用等效法處理.各種性質(zhì)的場(chǎng)(物質(zhì))與實(shí)際物體的根本區(qū)別之一是場(chǎng)具有疊加性，即幾個(gè)場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一空間，從而形成疊加場(chǎng).對(duì)于疊加場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題，可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理分別研究每一種場(chǎng)力對(duì)物體的作用效果；也可以同時(shí)研究幾種場(chǎng)共同作用的效果，將疊加場(chǎng)等效為一個(gè)簡(jiǎn)單場(chǎng)，然后與重力場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行類比，利用力學(xué)規(guī)律和方法進(jìn)行分析和解答.帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)的疊加場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)，可以利用平行四邊形定則求出帶電體所受重力和靜電力的合力作為帶電體受到的“等效

14、重力”，然后根據(jù)力學(xué)中處理圓周運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行解決.帶電體在重力場(chǎng)和電場(chǎng)的疊加場(chǎng)中一般做曲線運(yùn)動(dòng)，通常應(yīng)用力的獨(dú)立作用原理和運(yùn)動(dòng)分解的思想，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，分析研究?jī)蓚€(gè)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)求解；或者應(yīng)用能量觀點(diǎn)運(yùn)用動(dòng)能定理或能量守恒解答.例4如圖29-9所示為兩塊豎直放置的平行金屬板A、B,兩板相距為d，兩板間電壓為U,質(zhì)量為m的帶電小球從兩板間的M點(diǎn)開(kāi)始以豎直向上的初速度v0運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)電場(chǎng)中的N點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)樗椒较颍笮∽優(yōu)?v0,求M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和電場(chǎng)力對(duì)帶電小球所做的功.(不計(jì)帶電小球?qū)饘侔迳想姾删鶆蚍植嫉挠绊懀O(shè)重力加速度為g)o_2©()VoNIM變式訓(xùn)練5在水平向右的

15、勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長(zhǎng)為1的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向夾角為6,如圖所示.現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線的初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)：(1) 小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在哪一位置速度最??？速度最小值為多大？(2) 小球在B點(diǎn)的初速度為多大？探究點(diǎn)五帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、涉及交變電場(chǎng)的圖象變換在平行板電容器兩板間加上交變電壓，則兩板間就會(huì)存在交變電場(chǎng)，常見(jiàn)交變電壓有方波形交變電壓、正弦式交變電壓、鋸齒形交變電壓根據(jù)己=可知兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律與電壓隨時(shí)間的變化圖象相同，同理可知帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力隨時(shí)間變化的規(guī)律與電

16、壓隨時(shí)間的變化圖象相同，據(jù)此可進(jìn)行由Ut圖象到粒子a-t圖象和vt圖象的變換，從而便于研究粒子的運(yùn)動(dòng)情況.二、帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)形式1. 直線運(yùn)動(dòng)(1) 帶電粒子在交變電場(chǎng)中由靜止釋放后，粒子可能做直線運(yùn)動(dòng)，可能做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可能做單向直線運(yùn)動(dòng)；(2) 帶電粒子以一定速度平行于電場(chǎng)方向射入交變電場(chǎng)中，粒子做直線運(yùn)動(dòng)2. 曲線運(yùn)動(dòng)L(1) 如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間(TV0),那么在粒子穿越電場(chǎng)的瞬間，電場(chǎng)仍可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)處理，粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程中做類平拋運(yùn)動(dòng)；(2) 如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期不滿足遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間，那么在粒子穿越電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程需要通過(guò)運(yùn)動(dòng)的合

17、成與分解來(lái)分析練習(xí)1.下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，速度最大的是()A質(zhì)子(iH)B.氘核QH)C.a粒子(4He)D鈉離子(Na+)1122(黑龍江省哈師大附中2012屆高三上學(xué)期期中考試)如圖所示，用絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，在空間施加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球保持靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成6角(已知6滿足0v8v45o),則所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的可能值為()mgsin0mgmgtan0mgtan0A.B.C.D.qqq2q3. 如圖7所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體處于場(chǎng)強(qiáng)按E=EO_kt（E0、k均為大于零的常數(shù)，取水平向左為正方向）變化的電場(chǎng)中，物體與豎直

18、墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為P，當(dāng)t=0時(shí)刻物體處于靜止?fàn)顟B(tài).若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且電場(chǎng)空間和墻面均足夠大,下列說(shuō)法正確的A物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度先增加、后保持不變B物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度不斷增大CE0經(jīng)過(guò)時(shí)間t=匸，物體在豎直墻壁上的位移達(dá)最大值D4、»qE0_mg經(jīng)過(guò)時(shí)間t=ykq，物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)最大值如圖所示，上、下兩帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶電荷量分別為q和-q，兩球間用絕緣細(xì)線連接，上球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上.在兩球所在空間有方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E,平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊.（1）平衡時(shí)的可能位置是圖中的哪一個(gè)（）2）兩根絕緣線張力大小為（）AT1=2mg,T

19、2=(mg)2+(Eq)2BT1>2mg,T2>(mg)2+(Eq)2CT1V2mg,T2V(mg)2+(Eq)2DT1=2mg,T2V(mg)2+(Eq)2圖75. 如圖3所示，豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣，兩個(gè)帶有同種電荷的小球A、B分別處于豎直墻面和水平地面上，且處于同一豎直平面內(nèi)，若用圖示方向的水平推力F作用于小球B,則兩球靜止于圖示位置如果將小球B向左推動(dòng)少許，待兩球重新達(dá)到平衡時(shí),則兩個(gè)小球的受力情況與原來(lái)相比（）A.推力F將增大B.豎直墻面對(duì)小球A的彈力減小圖36、如圖8所示，在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，小

20、球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)為a，最低點(diǎn)為b不計(jì)空氣阻力，則()A. 小球帶正電B. 電場(chǎng)力跟重力平衡C. 小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小D. 小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒7、如圖9所示,ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓形軌道，軌道的水平部分與其半圓相切，A為水平軌道上的一點(diǎn)，而且AB=R=02m,把一質(zhì)量m=01kg、帶電荷量q=+1x10-4C的小球放在水平軌道的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，小球在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).(g取10m/s2)求：(1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?(2) 小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多

21、大？(3) 若讓小球安全通過(guò)D點(diǎn)，開(kāi)始釋放點(diǎn)離B點(diǎn)至少多遠(yuǎn)？8、如圖11所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面高度h=0.8m.有一質(zhì)量為500g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑，小環(huán)離開(kāi)桿后正好通過(guò)C端的正下方P點(diǎn).(g取10m/s2)求:(1) 小環(huán)離開(kāi)直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向；(2) 小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大??；小環(huán)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的動(dòng)能.9、為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線勻速地由A運(yùn)動(dòng)到B，必須對(duì)該電荷施加一個(gè)恒力F,如圖所示，若AB=0.4m，a=37°,q=-3X10-7CF=

22、1.5X10-4N，A點(diǎn)的電勢(shì)UA=100V.(不計(jì)負(fù)電荷受到的重力)(1) 在圖中用實(shí)線畫(huà)出電場(chǎng)線，用虛線畫(huà)出通過(guò)A、B兩點(diǎn)的等勢(shì)線,并標(biāo)明它們的電勢(shì).(2) 求q在由A到B的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量是多少？10. 如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,帶電小球質(zhì)量為m,輕質(zhì)懸線長(zhǎng)為1,靜止時(shí)懸線與豎直方向成30°角(1) 小球帶何種電荷，電荷量是多少？(2) 若將小球拉到懸點(diǎn)正下方由靜止釋放，小球通過(guò)原平衡位置時(shí)的速度大小是多少？11如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來(lái)兩極板不帶電，上極板接地，極板長(zhǎng)L=0.1m,兩板間距離d=0.4cm,有一束由相同粒子組成的帶正電粒子流，以某一初速

23、度v0從兩板中央平行于極板射入，由于重力的作用，粒子恰能落到下板中點(diǎn)O處已知粒子質(zhì)量為m=2X10-6kg,電荷量q=1X10-8C,電容器的電容C=1X10-6F,g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力.(1) 求粒子入射速度v0的大??；(2) 若在兩極板間加上適當(dāng)?shù)暮愣妷?，要讓以速度v0入射匸的上述帶電粒子，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)從兩板間飛出，試確定下極板的帶電性質(zhì)和電荷量.12、如圖35-6所示，兩塊相同的金屬板正對(duì)著水平放置，板間距離d當(dāng)兩板間加電壓U時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子，以水平速度v0從A點(diǎn)射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后從B點(diǎn)射出電場(chǎng)，A、B間的水平距離為L(zhǎng).不計(jì)重力影響.求：(

24、1) 帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t；(2) A、B間豎直方向的距離y；|'帶電粒子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度的大小v.-|曲|13、如圖13所示，在x>0的空間內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E；在xV0的空間內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小也等于E一電子(e，m)在x=d處的P點(diǎn)以沿y軸正方向的初速度v0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)電子重力求:(1) 電子在x軸方向的分運(yùn)動(dòng)的周期；(2) 電子運(yùn)動(dòng)的軌跡與y軸的各個(gè)交點(diǎn)中，任意兩個(gè)相鄰交點(diǎn)之間的距離1.4f十0/BA114、如圖14(甲)所示，A、B是兩水平放置的足夠長(zhǎng)的平行金屬板，組成偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)，B板接地.A板電勢(shì)隨時(shí)間變化情況

25、如圖(乙)所示，C、D兩平行金屬板豎直放置，中間有正對(duì)兩孔OP和O2,兩板間電壓為U2,組成減速電場(chǎng).現(xiàn)有一帶負(fù)電粒子在t=0時(shí)刻以一定初速度沿AB兩板間的中軸線O1O1進(jìn)入，并能從O1沿OPO2進(jìn)入CD間，剛好到達(dá)O2孔，已知帶電粒子帶電量為一q,質(zhì)量為m,不計(jì)其重力，求:(1) 該粒子進(jìn)入A、B的初速度v0的大小.(2) A、B兩板間距的最小值和A、B兩板長(zhǎng)度的最小值.例1、A變式題1A例2解析(1)A、B兩板間加上電壓后，B極板電勢(shì)高于A板，小物塊在電場(chǎng)力與摩擦力共同作用下向A板做勻加速直線運(yùn)動(dòng).電場(chǎng)強(qiáng)度為：E=于小物塊所受的電場(chǎng)力與摩擦力方向相反，則合外力為F合=4忙一ymgF合qUB

26、Apmgd1小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為氣=m=md=2幗設(shè)小物塊與A板相碰時(shí)的速度為v1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2a1l解得v1=;>gl(2)小物塊與A板相碰后以與v1大小相等的速度反彈，因?yàn)殡姾闪考半娦愿淖儯妶?chǎng)力大小與方向發(fā)生變化，摩擦力的方向發(fā)生改變qE小物塊所受的合外力大小為：F合/=pmg2合F合L1加速度大小為：a2=m=4pg設(shè)小物塊碰后到停止的時(shí)間為t,注意到末速度為零，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0v1=a2t，解得t=a1=4gg設(shè)小物塊碰后到停止時(shí)運(yùn)動(dòng)的距離為x,注意到末速度為零，有0v1=2a2x，解得x=2a2=2l，距離A板為21變式題2(1)6J(2)1kg(3)0.2解析從圖

27、乙可以得出，02s內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為：E1=3X104N/C，2s4s的電場(chǎng)強(qiáng)度Av2為：E2=2x104N/C；從圖丙可以得出，02s內(nèi)的物塊的加速度為：a=At=2m/s2=1m/s2.1前2s內(nèi)物塊的位移為：x=2at2=2m，電場(chǎng)力做的功為：W=qE1x=1X10-4X3X104X2J=6J.設(shè)物塊受到的摩擦力為Ff02s內(nèi)由牛頓第二定律得:qE1Ff=ma,2s4s內(nèi)物塊勻速運(yùn)動(dòng)，在y軸方向上的位移為y，,在y軸方向上的位移為y',則有：qE2Ff=0，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：m=1kg.(3) 物塊豎直方向受到重力和彈力作用處于平衡狀態(tài)，則有：FN=mg，由摩擦力計(jì)算式得：Ff=gF

28、N，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：g=0.2.變式題3A解析若t=0時(shí)刻釋放電子，電子將重復(fù)做先加速后減速運(yùn)動(dòng)，直到打到TT右極板，不會(huì)在兩板間振動(dòng)，所以A正確，B錯(cuò)誤；若從t=4時(shí)刻釋放電子，電子先加速4T再減速4,有可能電子已達(dá)到右極板，若此時(shí)未達(dá)到右極板，則電子將在兩極板間振動(dòng)，所3T以c錯(cuò)誤；同理，若從/=8時(shí)刻釋放電子，電子有可能達(dá)到右極板，也有可能從左極板射出，這取決于兩極間的距離，所以D錯(cuò)誤1解得電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域的初速度為v0=2eUm例3解析(1)由動(dòng)能定理可得：eU=2mvJd,設(shè)電子從MN離開(kāi)，則電子從A點(diǎn)進(jìn)入到離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間為t=v0=dJ2eU1Ed20在y方向有y=2

29、at2=4UEd2因?yàn)榧铀匐妶?chǎng)的電勢(shì)差u>4h，得出yvh,說(shuō)明以上假設(shè)正確.eE/meEd/m沿y方向的分速度為Vy=at=mxd'j2eU=mj2eU2eUeE2d2離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為v=v0+v2=/m+2mU(2)設(shè)電子離開(kāi)電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間仁到達(dá)x軸，在x軸方向上的位移為x，,則有xz=v01d2hUy/=hy=h2vt=vt，且有：l=d+x'=d+vt聯(lián)立解得：1=2+Edyy0UL/eU變式訓(xùn)練4變式題(1)d(2)2/mU解析板間場(chǎng)強(qiáng)為：E=d2eUFeU么粒子(2e,4m)受到的電場(chǎng)力為：F=2eE=da粒子的加速度為a=4m=2mda粒子在兩板間做類

30、平拋運(yùn)動(dòng)沿初速度方向：L=v0til/eU垂直于初速度方向：d=2at2聯(lián)立解得初速度為v0=2dJm例4解析帶電小球從M運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中，在豎直方向上小球僅受重力作用，從初速度v0勻減速到零；水平方向上小球僅受電場(chǎng)力作用，速度從零勻加速到2v0.V2豎直位移：h=2gg水平位移：x=又h=弓t所以：x=2h=?U所以M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN=不=從M運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程，由動(dòng)能定理得：W電111+WG=2m(2v0)22mv0又WG=_mgh=_2mv0,所以W電=2mv2gl.f5gT變式題5在與B點(diǎn)在同一直徑上A點(diǎn)cosQcosQ解析(1)對(duì)小球在B點(diǎn)受力分析如圖所示，把重力和靜電力的合力F

31、等效為新的“等效重mg力”，則F=mg'=c。診設(shè)小球靜止的位置B為零勢(shì)能點(diǎn)，由于動(dòng)能與等效重力勢(shì)能的總和不變，則小球在與B點(diǎn)在同一直徑上的A點(diǎn)等效重力勢(shì)能最大，動(dòng)能最小，速度也最小,vA設(shè)小球在A點(diǎn)時(shí)速度為vA，此時(shí)細(xì)線的拉力為零，等效重力提供向心力，則mg'=m,解得小球的最小速度為：vA="Jg1=c爲(wèi)11(2)設(shè)小球在B點(diǎn)的初速度為vB，由能量守恒得：2mv2,=2mvA+mg,21/IgL將vA的值代入上式得：vB=JcosB練習(xí)：2.ABC3解析：物體運(yùn)動(dòng)后，開(kāi)始時(shí)電場(chǎng)力不斷減小，則彈力、摩擦力不斷減小，所以加速度不斷增加；電場(chǎng)力減小到零后反向增大，電場(chǎng)力

32、與重力的合力一直增大，加速度也不斷E0增大，B正確；經(jīng)過(guò)時(shí)間t=k后，物體將脫離豎直墻面，所以經(jīng)過(guò)時(shí)E0間t=k，物體在豎直墻壁上的位移達(dá)最大值，C正確.答案：BC6、解析：由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率不變化由動(dòng)能定理，外力做功為零，繩子拉力不做功，電場(chǎng)力和重力做的總功為零，所以電場(chǎng)力和重力的合力為零，電場(chǎng)力跟重力平衡，B正確.由于電場(chǎng)力的方向與重力方向相反，電場(chǎng)方向又向上，所以小球帶正電，A正確.小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，由功能關(guān)系得，電勢(shì)能增加，C不正確.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除重力做功外，還有電場(chǎng)力做功，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒，D不正確.答案：AB7、解析：由A點(diǎn)到C點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理有：1Eq(AB+R)mgR=2mvC2解得：vC=2m/s(2) 在C點(diǎn)應(yīng)用牛頓第二定律得：vC2FNEq=mR得FN=3N由牛頓第三定律知，小球在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為3N.vD2(3) 小球要安全通過(guò)D點(diǎn)，必有mgmR設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離