屆高考物理例題專(zhuān)題剖析1

1、2010年高考二輪復(fù)習(xí)物理經(jīng)典例題專(zhuān)題剖析：帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例1如圖所示，在某水平方向的電場(chǎng)線AB上(電場(chǎng)線方向未標(biāo)明)，將一受到水平向右恒定拉力的帶電粒子（不計(jì)重力）在A點(diǎn)由靜止釋放，帶電粒子沿AB方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零，則下列結(jié)論正確的有（ ）A粒子在A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，恒力做功的數(shù)值大于粒子在AB兩點(diǎn)間電勢(shì)能差的絕對(duì)值B可能A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，也可能A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)CA處的場(chǎng)強(qiáng)可能大于B處的場(chǎng)強(qiáng)D粒子的運(yùn)動(dòng)不可能是勻速運(yùn)動(dòng)，也不可能是勻加速運(yùn)動(dòng)解析：根據(jù)動(dòng)能定理，恒力做的正功跟電場(chǎng)力做的負(fù)功，數(shù)值相等，即恒力做功跟電勢(shì)能之差的絕對(duì)值應(yīng)相等，A錯(cuò)誤；帶電粒

2、子從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始向B運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度為零，這表明帶電粒子在恒力和電場(chǎng)力作用下先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)不可能是勻速運(yùn)動(dòng)。同時(shí)表明電場(chǎng)力的方向向左。粒子先做加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明水平向右的恒力大于水平向左的電場(chǎng)力，后做減速運(yùn)動(dòng)，表明后來(lái)水平向左的電場(chǎng)力大于水平向右的恒力，因此粒子不可能做勻加速運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)正確；粒子在B處受到的電場(chǎng)力比A處大，因此B處的場(chǎng)強(qiáng)大于A處的場(chǎng)強(qiáng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；如粒子帶正電，電場(chǎng)線方向應(yīng)由B指向A、B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)；如粒子帶負(fù)電，電場(chǎng)線方向應(yīng)由A指向B，A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。因此，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低無(wú)法判斷。答案：BD點(diǎn)評(píng)：此題是動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)與電場(chǎng)性質(zhì)、能量

3、觀點(diǎn)等知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用判斷題目。例2如圖所示的裝置是在豎直平面內(nèi)放置光滑的絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，以帶負(fù)電荷的小球從高h(yuǎn)的A處?kù)o止開(kāi)始下滑，沿軌道ABC運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球所受到電場(chǎng)力是其重力的3/4，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為=53，sBC=2R。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能作完整的圓周運(yùn)動(dòng)，h至少為多少？解析：小球所受的重力和電場(chǎng)力都為恒力，故可兩力等效為一個(gè)力F，如圖可知F1.25mg，方向與豎直方向左偏下37，從圖中可知，能否作完整的圓周運(yùn)動(dòng)的臨界點(diǎn)是能否通過(guò)D點(diǎn)，若恰好能通過(guò)D點(diǎn)，即達(dá)到D點(diǎn)時(shí)球與環(huán)的彈力恰好為零。由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得： 即：由動(dòng)能定理有：聯(lián)立可求出此時(shí)的

4、高度h=10R點(diǎn)評(píng)：用極限法通過(guò)分析兩個(gè)極端（臨界）狀態(tài)，來(lái)確定變化范圍，是求解“范圍類(lèi)”問(wèn)題的基本思路和方法。當(dāng)F供=F需時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)F供F需時(shí)物體做向心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)F供F需時(shí)物體做離心運(yùn)動(dòng)，這是分析臨界問(wèn)題的關(guān)鍵。例3如圖所示，豎直固定的光滑絕緣的直圓筒底部放置一場(chǎng)源A，其電荷量Q = 4103 C，場(chǎng)源電荷A形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)表達(dá)式為，其中k為靜電力恒量，r為空間某點(diǎn)到A的距離有一個(gè)質(zhì)量為m = 0.1 kg的帶正電小球B，B球與A球間的距離為a = 0.4 m，此時(shí)小球B處于平衡狀態(tài)，且小球B在場(chǎng)源A形成的電場(chǎng)中具有的電勢(shì)能表達(dá)式為，其中r為q與Q之間的距離。有一質(zhì)量也為m的

5、不帶電絕緣小球C從距離B的上方H = 0.8 m處自由下落，落在小球B上立刻也小球B粘在一起向下運(yùn)動(dòng)，它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)，它們向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)P。（取g = 10 m/s2，k = 9109 Nm2/C2），求：(1)小球C與小球B碰撞后的速度為多少？(2)小球B的帶電量q為多少？(3)P點(diǎn)與小球A之間的距離為多大？(4)當(dāng)小球B和C一起向下運(yùn)動(dòng)與場(chǎng)源A距離多遠(yuǎn)時(shí)，其速度最大？速度的最大值為多少？解析：(1)小球C自由下落H距離的速度v0 = = 4 m/s小球C與小球B發(fā)生碰撞，由動(dòng)量守恒定律得：mv0 = 2mv1，所以v1 = 2 m/s(2)小球B在碰撞前處于平衡狀態(tài)，對(duì)B

6、球進(jìn)行受力分析知： 代入數(shù)據(jù)得：C(3)C和B向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)能量守恒，設(shè)P與A之間的距離為x，由能量守恒得：代入數(shù)據(jù)得：x = (0.4) m（或x = 0.683 m）(4)當(dāng)C和B向下運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)，與A之間的距離為y，對(duì)C和B整體進(jìn)行受力分析有：，代入數(shù)據(jù)有：y = m（或y = 0.283 m）由能量守恒得：代入數(shù)據(jù)得：（或vm = 2.16 m/s）點(diǎn)評(píng)：此題是動(dòng)量守恒和能量守恒與電學(xué)知識(shí)的綜合。例4質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示。離子源S產(chǎn)生帶電量為q的某種正離子，離子產(chǎn)生出來(lái)時(shí)速度很小，可以看作是靜止

7、的。粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過(guò)小孔S2和S3后沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上。(1)小孔S1和S2處的電勢(shì)比較，哪處的高？在小孔S1和S2處的電勢(shì)能，哪處高？如果容器A接地且電勢(shì)為0，則小孔S1和S2處的電勢(shì)各為多少？(設(shè)小孔極小，其電勢(shì)和小孔處的電極板的電勢(shì)相同)(2)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。(3)如果從容器下方的S1小孔飄出的是具有不同的質(zhì)量的帶電量為q的正離子，那么這些粒子打在照相底片的同一位置，還是不同位置？如果是不同位置，那么質(zhì)量分別為的粒子在照相底片的排布等間距嗎？寫(xiě)出說(shuō)明。解析：

8、(1)由于電荷量為帶正電的粒子，從容器下方的S1小孔飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，要被加速，S1和S2處的電勢(shì)比較，S1處的高，從小孔S1到S2電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，所以粒子在小孔S1處的電勢(shì)能高于在S2處。如果容器A接地且電勢(shì)為0，而小孔S1和S2處的電勢(shì)差為U，所以小孔S1和S2處的電勢(shì)各為0和-U。(2)設(shè)從容器下方的S1小孔飄出的是具有不同的質(zhì)量的電荷量為的粒子，到達(dá)S2的速度為v，經(jīng)S3進(jìn)入射入磁場(chǎng)區(qū)，根據(jù)能量守恒，有 v=設(shè)粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由洛倫茲力公式和牛頓定律得：(3)在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)距離d=由于是具有不同的質(zhì)量的粒子，所以距離d不同，這些粒子打在照相

9、底片的不同位置。從上式可以看出，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)距離d與質(zhì)量的平方根成正比，所以質(zhì)量分別為的粒子在照相底片的排布間距不等。點(diǎn)評(píng)：此題是與質(zhì)譜儀相關(guān)的一道習(xí)題，考查了學(xué)生對(duì)基本物理模型的理解和掌握。例5某同學(xué)家中舊電視機(jī)畫(huà)面的幅度偏小，維修店的技術(shù)人員檢查后診斷為顯像管或偏轉(zhuǎn)線圈出了故障。通過(guò)復(fù)習(xí)，他知道顯像管的簡(jiǎn)要工作原理是陰極K發(fā)射的電子束經(jīng)高壓加速電場(chǎng)（電壓為U）加速后，進(jìn)入放置在其頸部的偏轉(zhuǎn)線圈形成的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子轟擊熒光屏，熒光粉受激發(fā)而發(fā)光，如圖所示是顯象管工作原理的示意圖。已知陰極k發(fā)射出的電子束（初速度可視為零）經(jīng)高壓加速電壓U = 22.5 KV加速后（電子從陰極到陽(yáng)

10、極的過(guò)程為加速過(guò)程），正對(duì)圓心進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，半徑為r的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏P上。(電子的電量為q = -1.610-19C，質(zhì)量m = 0.9110-30kg)。請(qǐng)你幫他討論回答下列問(wèn)題：(1)電子在A處和B處的電勢(shì)能，哪處高？電場(chǎng)力對(duì)電子做的功為多少？電子到達(dá)陽(yáng)極的速度為多少？(2)若電子的荷質(zhì)比為K，電子通過(guò)圓形磁場(chǎng)區(qū)過(guò)程的偏轉(zhuǎn)角是多大？(用字母表示)(3)試幫助維修店的技術(shù)人員分析引起故障的原因可能是什么？解析：(1)在電子從陰極A到陽(yáng)極B的過(guò)程中要被加速，A和B處的電勢(shì)比較，A處的高，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，所以粒子在小孔A高于B處的電勢(shì)能。WAB = q U=1.

11、610-1922.5103=3.610-15 J，是正功由 得m / s = 8.910 7 m / s(2)電子被加速 電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的軌道半徑如圖，而圖中=2，又由以上四式可得由知，偏轉(zhuǎn)越大，偏轉(zhuǎn)量越大，熒光屏上的畫(huà)面幅度越大。由此可見(jiàn)，故障的原因可能是：加速電場(chǎng)的電壓過(guò)高；偏轉(zhuǎn)線圈的電流過(guò)小；偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路，線圈匝數(shù)減少，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱。點(diǎn)評(píng)：此題是一道帶電粒子的實(shí)際應(yīng)用題型，考查了帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、有界圓形磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程多，需要細(xì)致準(zhǔn)確的分析和做圖。例6如圖所示，在半徑為R的絕緣圓筒內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，圓筒正下方有小孔C與平行金屬板M、N相通。兩板間距離為d

12、，兩板與電動(dòng)勢(shì)為E的電源連接，一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子（重力忽略不計(jì)），開(kāi)始時(shí)靜止于C點(diǎn)正下方緊靠N板的A點(diǎn)，經(jīng)電場(chǎng)加速后從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并以最短的時(shí)間從C點(diǎn)射出。已知帶電粒子與筒壁的碰撞無(wú)電荷量的損失，且碰撞后以原速率返回。求：(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?2)帶電粒子從A點(diǎn)出發(fā)至重新回到A點(diǎn)射出所經(jīng)歷的時(shí)間。解析：(1)帶電粒子從C孔進(jìn)入，與筒壁碰撞2次再?gòu)腃孔射出經(jīng)歷的時(shí)間為最短。由qEmv2粒子由C孔進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v由r 由幾何關(guān)系有Rcot30 r 得B(2)粒子從AC的加速度為aqEmd由dat12/2，粒子從AC的時(shí)間為t1=d粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)

13、動(dòng)的時(shí)間為t2T2mqB 得t2R求得t2t1t2（2d +R）點(diǎn)評(píng)：此題是電場(chǎng)、磁場(chǎng)和碰撞有機(jī)結(jié)合在一起的題目，需要對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)有一個(gè)準(zhǔn)確的分析和求解。例7如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，S1、S2為板上正對(duì)的小孔，N板右側(cè)有兩個(gè)寬度均為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于紙面向里和向外，磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)有一個(gè)熒光屏，取屏上與S1、S2共線的O點(diǎn)為原點(diǎn)，向下為正方向建立x軸。板左側(cè)電子槍發(fā)射出的熱電子經(jīng)小孔S1進(jìn)入兩板間，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度可以忽略。求：(1)當(dāng)兩板間電勢(shì)差為U0時(shí)，求從小孔S2射出的電子的速度v0；(2)兩金屬板間電勢(shì)差U

14、在什么范圍內(nèi)，電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打到熒光屏上；(3)電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢(shì)差U的函數(shù)關(guān)系。解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理，得 解得(2)欲使電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打在熒光屏上，應(yīng)有而由此即可解得(3)若電子在磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打在熒光屏上的位置坐標(biāo)為x，則由軌跡圖可得 注意到和所以，電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢(shì)差U的函數(shù)關(guān)系為點(diǎn)評(píng)：此題是電場(chǎng)中加速、兩有界磁場(chǎng)結(jié)合一起的題目，需要對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和討論，對(duì)臨界情況有一準(zhǔn)確的判斷，從而得出正確的結(jié)論。例8如圖所示，在地面附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平并垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電微粒在此區(qū)域恰好作速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（重力加速度為g）(1)求此區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。(2)若某時(shí)刻微粒運(yùn)動(dòng)到場(chǎng)中距地面高度為H的P點(diǎn)，速度與水平方向成45，如圖所示。則該微粒至少須經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)到距地面最高點(diǎn)？最高點(diǎn)距地面多高？(3)在(2)問(wèn)中微粒又運(yùn)動(dòng)P點(diǎn)時(shí)，突然撤去磁場(chǎng)，同時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度