高二物理寒假作业第03天带电粒子在匀强电场中的运动新人教版

高二物理寒假作业第03天带电粒子在匀强电场中的运动新人教版

第03天带电粒子在匀强电场中的运动考纲要求：Ⅱ难易程度：★★★☆☆如图所示，在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始时B板电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设A、B两板间的距离足够大，则下述说法中正确的是A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动B．电子一直向A板运动C．电子一直向B板运动D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动【参考答案】C【参考答案】根据AB两极板电场的变化，分析电子所受电场力的变化，结合加速度与速度方向的关系判断其运动性质。在0~0.2s内，B板电势比A板高，电场方向水平向右，电子受到的电场力方向水平向左，向左做匀加速直线运动，0.2~0.4s内，A板电势比B板高，电场方向水平向左，电子所受的电场力水平右，电子向左做匀减速直线运动，0.4s末速度减为零，然后重复之前的运动，可知电子一直向B板运动，故C正确。【知识补给】带电粒子在匀强电场中的运动1．处理带电粒子在电场中运动的常用技巧（1）微观粒子（如电子、质子、α粒子等）在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。（2）普通的带电体（如油滴、尘埃、小球等）在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。2．解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法（1 ）注重全面分析（分析受力特点和运动规律），抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。（2）分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系。（3）此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动（一般用牛顿运动定律求解），二是粒子做往返运动（一般分段研究），三是粒子做偏转运动（一般根据交变电场的特点分段研究）。（4）对于带电粒子在交变电场中的运动问题，由于不同时间内场强不同，使得带电粒子所受的电场力不同，造成带电粒子的运动情况发生变化。解决这类问题，要分段进行分析，根据题意找出满足题目要求的条件，从而分析求解。带电荷量为q的α粒子，以初动能Ek从两平行金属板的正中央沿垂直于电场线的方向进入在这两板间存在的匀强电场中，恰从带负电的金属板的边缘飞出来，且飞出时的动能变为2Ek，则金属板间的电压为A．Ek/qB．2Ek/qC．Ek/2qD．4Ek/q如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔（位于P板的中点）射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该A．使U2加倍B．使U2变为原来的4倍C．使U2变为原来的倍D．使U2变为原来的如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是 A．粒子在电场中的电势能始终在增加B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度变大D．粒子在M点的速率最小如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则A．a在板间的运动时间一定大于b的运动时间B．b打到板上的速率一定大于a打到板上的速率C．a的加速度一定大于b的加速度D．a的比荷一定大于b的比荷如图所示，质量为m的带电小物块置于倾角53°的光滑斜面上，当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时，小物块恰好静止在高为H的斜面顶端，现将电场方向突然改为水平向右，而电场强度大小不变，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则小物块从斜面顶端开始A．历时着地B．历时着地 C．到着地过程机械能增加D．到着地过程动能增加如图所示，ABC为竖直平面内的绝缘轨道，AB部分是半径为R的光滑半圆轨道，BC部分水平，整个轨道处于水平向左的匀强电场中，有一质量为m、带电荷量为q的小滑块，它与BC间的动摩擦因数为μ，已知重力加速度为g，场强大小为，，求：（1）要使小滑块能运动到A点，滑块应在BC轨道上离B至少多远处静止释放；（2）在上述情况中，小滑块速度最大时对轨道的压力。在宽度为L的条形区域内有匀强电场，电场的方向平行于区域边界。有一个带电粒子（不计重力）从左侧边界上的A点，以初速度v0沿垂直于电场的方向射入电场，粒子从右侧边界射出时的速度大小为。（1）求粒子从右侧边界射出时，沿电场方向位移的大小；（2）若带电粒子的入射速度改为，求粒子从右侧边界射出时速度的大小；（3）若带电粒子的入射速度大小可以为任意值（远小于光速），求带电粒子从右侧边界射出速度的最小值。【参考答案】 【名师点睛】本题考查了带电粒子在电场中的运动，可以根据动能定理和牛顿第二定律、运动学公式结合推导出。D当粒子向右运动时电场力做负功电势能增加，当粒子向左运动时电场力做正功电势能减小，故A错误；粒子做曲线运动，受电场力指向曲线弯曲的内侧，故可知，粒子所受电场力沿电场的反方向，故B错误；粒子在匀强电场中只受到恒定的电场力作用，故粒子在电场中的加速度不变，故C错误；粒子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对粒子做负功，粒子的速度减小，运动到M点时，粒子的速度最小，所以D正确。CD粒子在水平方向上做匀速直线运动，故有，由于初速度相同，粒子b的水平位移大于粒子a的水平位移，所以，A错误；粒子在竖直方向上的位移相同，并且都做初速度为零的匀加速直线运动，故，因为，所以，根据牛顿第二定律可得，故加速度越大，粒子的比荷越大，故a的比荷一定大于b的比荷，CD正确；因为初速度相同，而打在极板上的速率，所以竖直方向上的速率越大，则打在极板上的速率就越大，因为，又知道a的比荷一定大于b的比荷，所以a打到极板上的速率大于b打到极板上的速率，B错误。 W=mg×H=2mgH，根据动能定理，动能增加2mgH，重力势能减小mgH，故机械能增加mgH，故C错误，D正确。（1）（2），方向由O指向P（1）在A点，由牛顿第二定律：从静止开始运动至A点，由动能定理：得：xk-w（2）由等效场的理论，假设电场力和重力的合力与竖直向下成θ角，则速度最大的位置P点与圆心O的连线与竖直方向也成θ角，且从B点到A点：从B点到P点：在P点：解得：方向由O指向P（1）（2）（3）（1）设经过时间t1粒子射出电场，沿电场方向位移y，沿电场方向速度为由类平抛运动知，，，射出电场的速度分解到水平方向和竖直方向 （3）设粒子以射入电场，沿电场方向速度为粒子射出电场的速度为，可得可知相等时，取最小值，即代入知最小速度