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2022高考物理一輪總復習 第七章 靜電場 專題強化5 帶電粒子在電場中的綜合問題訓練 新人教版

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1、2022高考物理一輪總復習 第七章 靜電場 專題強化5 帶電粒子在電場中的綜合問題訓練 新人教版 〔專題強化訓練〕 1.(2017·山東日照二模)圖甲為兩水平金屬板,在兩板間加上周期為T的交變電壓u,電壓u隨時間t變化的圖線如圖乙所示。質量為m、重力不計的帶電粒子以初速度v0沿中線射入兩板間,經時間T從兩板間飛出。下列關于粒子運動描述錯誤的是( B ) A.t=0時入射的粒子,離開電場時偏離中線的距離最大 B.t=T時入射的粒子,離開電場時偏離中線的距離最大 C.無論哪個時刻入射的粒子,離開電場時的速度方向都水平 D.無論哪個時刻入射的粒子,離開電場時的速度大小都相等 [解析

2、] 由題可知,粒子在電場中運動的時間是相同的;t=0時入射的粒子,在豎直方向上先加速,然后減速,再加速……直到離開電場區(qū)域,故t=0時入射的粒子離開電場時偏離中線的距離最大,選項A正確;而t=T時入射的粒子,在豎直方向上先加速,然后減速,再反向加速,反向減速……直到離開電場區(qū)域,故此時刻射入的粒子離開電場時偏離中線的距離不是最大,選項B錯誤;因粒子在電場中運動的時間等于電場變化的周期T,根據動量定理,豎直方向電場力的沖量的矢量和為零,故所有粒子離開電場時的豎直速度為零,即最終都垂直電場方向射出電場,離開電場時的速度大小都等于初速度,選項C、D正確。 2.(2017·遼寧省實驗中學等五校聯(lián)考)

3、一勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖象如圖所示,在該勻強電場中,有一個帶電粒子在t=0時刻由靜止釋放,若帶電粒子只受電場力作用,則下列說法中正確的是( D ) A.帶電粒子只向一個方向運動 B.0~2s內,電場力所做的功等于零 C.4s末帶電粒子回到原出發(fā)點 D.2.5~4s內,速度的改變量等于零 [解析] 由牛頓第二定律可知,帶電粒子在第1s內的加速度a1=,為第2s內加速度a2=的,因此粒子先加速1s再減速0.5s至速度減為零,接下來的0.5s粒子將反向加速,v-t圖象如圖所示,可知A錯誤;0~2s內,帶電粒子的初速度為零,但末速度不為零,由動能定理可知,電場力所做的功不為

4、零,B錯誤;v-t圖象中圖線與橫坐標所圍圖形的面積表示物體的位移,由對稱性可看出,前4s內粒子的位移不為零,所以帶電粒子不會回到原出發(fā)點,C錯誤;由圖象可知,2.5s和4s兩個時刻粒子的速度大小相等,方向相同,所以2.5~4s內,速度的改變量等于零,D正確。 3.(2017·福建拓榮一中、寧德高中第二次聯(lián)考)一質量為m、帶電荷量為+q的小球從距離地面高h處以一定初速度水平拋出。在距拋出點水平距離L處,有一根管口比小球直徑略大的豎直細管。管上口距地面,為使小球能無碰撞地通過管子,可在管子上方的整個區(qū)域加一個場強方向水平向左的勻強電場,如圖所示,求: (1)小球的初速度v0、電場強度E的大

5、??; (2)小球落地時的動能Ek。 答案:(1)2L  (2)mgh [解析] (1)電場中運動的帶電小球,在水平方向上 v0=q  ① 豎直方向上=  ② 又v=L  ③ 聯(lián)立①②③式得v0=2L,E= (2)從拋出到落地由動能定理得mgh-EqL=Ek-mv, 小球落地時動能Ek=+mgh-EqL=mgh 4.(2017·山東濰坊期中)如圖甲所示,平行金屬板M、N水平放置,板右側有一豎直熒光屏,板長、板間距及豎直屏到板右端的距離均為l,M板左下方緊貼M板有一粒子源,以初速度v0水平向右持續(xù)發(fā)射質量為m,電荷量為+q的粒子。已知板間電壓UMN隨時間變化的關系如圖乙所

6、示,其中U0=,忽略粒子間相互作用和它們的重力,忽略兩板間電場對板右側的影響,熒光屏足夠大。 (1)計算說明,t=0時刻射入板間的粒子打在屏上或N板上的位置; (2)求熒光屏上發(fā)光的長度。 答案:(1)粒子打在N極板中央 (2)5l [解析] (1)t=0時刻射入電場時,有q=ma 粒子在0~時間內,偏轉距離為y=a()2 解得y=4l 因y=4l>l,故粒子打在N極板上 粒子在兩板間運動時間t1滿足l=at,x=v0t1 解得x=,即粒子打在N極板中央 (2)在t=時射入板間的粒子不偏轉,沿直線打到熒光屏上 在t=T=時射入的粒子,剛好從N極板右邊緣射出極板,此粒子打在熒光屏上的偏轉距離最大,粒子的軌跡如圖所示 偏轉角α滿足tanα= vy=at1=4v0 解得tanα=4 設出極板后勻速運動偏轉量為y′,=tanα 熒光屏上發(fā)光長度為y=l+y′=5l

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