高考物理一轮复习 课时跟踪检测（二十八）带电粒子在电场中运动的综合问题（重点班）-人教版高三全册物理试题.doc

课时跟踪检测（二十八） 带电粒子在电场中运动的综合问题卷拔高题目稳做准做1(2018·哈尔滨市九中二模)如图甲所示，电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长l10 cm，板间距离d10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图像如图乙所示。(每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求：(1)在t0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处；(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？解析：(1)设电子经电压U0加速后的速度为v0，根据动能定理得：eU0mv02设偏转电场的场强为E，则有：E设电子经时间t通过偏转电场，偏离轴线的侧向位移为y，则有：在中心轴线方向上：t在轴线侧向有： ayat2设电子通过偏转电场过程中产生的侧向速度为vy，偏转角为，则电子通过偏转电场时有：vyat, tan 电子在荧光屏上偏离O点的距离为YyLtan 由题图知t0.06 s时刻U1.8U0，代入数据解得Y13.5 cm。(2)由题知电子偏移量y的最大值为d/2，所以当偏转电压超过2U0时，电子就打不到荧光屏上了。代入上式得：Yl所以荧光屏上电子能打到的区间长为：2Y3l30 cm。答案：(1) O点上方13.5 cm处(2)30 cm2如图所示，在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O，半径为r，内壁光滑，A、B两点分别是圆轨道的最低点和最高点。该区间存在方向水平向右的匀强电场，一质量为m、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动(电荷量不变)，经过C点时速度最大，O、C连线与竖直方向的夹角60°，重力加速度为g。(1)求小球所受的电场力大小；(2)求小球在A点的速度v0为多大时，小球经过B点时对圆轨道的压力最小。解析：(1)小球在C点时速度最大，则电场力与重力的合力沿DC方向，所以小球受到的电场力的大小Fmgtan 60°mg。(2)要使小球经过B点时对圆轨道的压力最小，则必须使小球经过D点时的速度最小，即在D点小球对圆轨道的压力恰好为零，有m，解得v。在小球从圆轨道上的A点运动到D点的过程中，有mgr(1cos 60°)Frsin 60°mv02mv2，解得v02。答案：(1)mg(2)23(2018·亳州模拟)如图甲所示，一光滑绝缘细杆竖直放置，在细杆右侧d0.30 m的A点处有一固定的点电荷。细杆上套有一带电荷量q1×106 C、质量m0.05 kg的小环。设小环与点电荷的竖直高度差为h，将小环由静止释放后，其动能Ek随h的变化曲线如图乙所示。已知静电力常量k9.0×109 N·m2/C2，重力加速度g10 m/s2。(计算结果保留两位有效数字)(1)试估算点电荷所带电荷量Q的大小；(2)求小环位于h10.40 m处时的加速度a；(3)求小环从h20.30 m处下落到h30.12 m处的过程中，其电势能的改变量。解析：(1)由题图乙可知，当h0.36 m(或h0.12 m)时，小环所受合力为零，则有k×mg代入已知数据解得Q1.6×105 C。(2)小环加速度沿杆方向，则mgF1ma又F1k。代入已知数据解得a0.78 m/s2，方向竖直向下。(3)设小环从h20.30 m处下落到h30.12 m处的过程中，电场力对小环做功为WE根据动能定理有mg(h2h3)WEEk0.055 0 J0.068 5 J0.013 5 J代入已知数据解得WEEkmgh0.10 J所以小环的电势能增加了0.10 J。答案：(1)1.6×105 C(2)0.78 m/s2方向竖直向下(3)增加0.10 J4.(2017·全国卷)如图，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比；(2)A点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小。解析：(1)设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时的水平速度仍然为v0。M、N在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2。由题给条件和运动学公式得v0at0s1v0tat2s2v0tat2联立式得3(2)设A点距电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，由运动学公式vy22ghHvytgt2M进入电场后做直线运动，由几何关系知联立式可得hH(3)设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，则设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得Ek1m(v02vy2)mgHqEs1Ek2m(v02vy2)mgHqEs2由已知条件Ek11.5Ek2联立式得E。答案：(1)31(2)H(3)