高考物理 第12題 預測題型1 帶電粒子在電場中的運動-人教版高三全冊物理試題

第12題電學綜合計算題預測題型1帶電粒子在電場中的運動1．(2015·沈陽四校聯(lián)考)如圖1所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強電場，場強E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始下滑，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.30，滑塊帶電荷量q＝－5.0×10－4C，取重力加速度g＝10m/s2圖1(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大??；(2)滑塊在斜面上運動的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q.2．(2015·龍巖綜測)如圖2所示，ABCD為豎直放置的光滑絕緣細管道，其中AB部分是半徑為R的eq\f(1,4)圓弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，兩部分管道恰好相切于B.水平面內(nèi)的M、N、B三點連接構成邊長為L的等邊三角形，MN連線過C點且垂直于BCD.兩個帶等量異種電荷的點電荷分別固定在M、N兩點，電荷量分別為＋Q和－Q.現(xiàn)把質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球(小球直徑略小于管道內(nèi)徑，小球可視為點電荷)，由管道的A處靜止釋放，已知靜電力常量為k，重力加速度為g.求：圖2(1)小球運動到B處時受到的電場力的大小；(2)小球運動到C處時的速度大??；(3)小球運動到圓弧最低點B處時，小球?qū)艿缐毫Φ拇笮。?/p>

答案精析第12題電學綜合計算題預測題型1帶電粒子在電場中的運動1．(1)2.4m/s(2)1m0.96J解析(1)滑塊沿斜面下滑的過程中，受到的滑動摩擦力Ff＝μ(mg＋qE)cos37°＝0.96N設到達斜面底端時的速度為v，根據(jù)動能定理得(mg＋qE)h－Ffeq\f(h,sin37°)＝eq\f(1,2)mv2解得v＝2.4m/s(2)滑塊最終將靜止在斜面底端．因此重力勢能和電勢能的減少量等于克服摩擦力做的功(mg＋qE)h＝Ffs解得滑塊在斜面上運動的總路程：s＝1mQ＝Ffs＝0.96J2．(1)keq\f(Qq,L2)(2)eq\r(2gR)(3)eq\r(9m2g2＋k\f(Qq,L2)2)解析(1)設小球在圓弧形管道最低點B處分別受到＋Q和－Q的庫侖力分別為F1和F2.則F1＝F2＝keq\f(Qq,L2)①小球運動到B處時受到的電場力為F1和F2的合力F，由平行四邊形定則得：F＝2F1cos60°②聯(lián)立①②得：F＝keq\f(qQ,L2)③(2)管道所在的豎直平面是＋Q和－Q形成的合電場的一個等勢面，小球在管道中運動時，小球受到的電場力和管道對它的彈力都不做功，只有重力對小球做功，小球的機械能守恒，有：mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－0④解得vC＝eq\r(2gR)⑤(3)設在B點管道對小球沿豎直方向的壓力為FNBy，在豎直方向?qū)π∏驊门ｎD第二定律得：FNBy－mg＝eq\f(mv\o\al(2,B),R)⑥vB＝vC⑦聯(lián)立⑤⑥⑦解得FNBy＝3mg⑧設在B點管道對小球在水平方向的壓力為FNBx，則：FNBx＝F＝keq\f(qQ,L2)⑨圓弧形管道最低點B處對小球的壓力大小為FNB＝eq\r(FN\o\al(2,Bx)＋FN\o\al(2,By))＝eq\r(9m2g2＋