2020年高考物理 母題題源系列 專題09 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(含解析)
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1、專題09 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 【母題來(lái)源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理(新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷) 【母題原題】(2020·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)靜電場(chǎng)中,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn),則 A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的速度大小可能先增大后減小 B.在M、N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線重合 C.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能 D.粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行 【答案】AC 【解析】若電場(chǎng)中由同種電荷形成即由A點(diǎn)釋放負(fù)電荷,則先加速后減速,故A正確; 若電場(chǎng)線為曲線,粒子軌
2、跡不與電場(chǎng)線重合,故B錯(cuò)誤。C.由于N點(diǎn)速度大于等于零,故N點(diǎn)動(dòng)能大于等于M點(diǎn)動(dòng)能,由能量守恒可知,N點(diǎn)電勢(shì)能小于等于M點(diǎn)電勢(shì)能,故C正確;粒子可能做曲線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。 【母題來(lái)源二】2020年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理(天津卷) 【母題原題】(2020·天津卷)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,質(zhì)量為的帶電小球,以初速度v從點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng),通過(guò)點(diǎn)時(shí),速度大小為2v,方向與電場(chǎng)方向相反,則小球從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程 A.動(dòng)能增加 B.機(jī)械能增加 C.重力勢(shì)能增加 D.電勢(shì)能增加 【答案】B 【解析】由動(dòng)能的表達(dá)式可知帶電小球在M點(diǎn)的動(dòng)能為,在N點(diǎn)的動(dòng)能為,所以動(dòng)能的增量為,故
3、A錯(cuò)誤;帶電小球在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向受重力做勻減速運(yùn)動(dòng),水平方向受電場(chǎng)力做勻加速運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有,可得,豎直方向的位移,水平方向的位移,因此有,對(duì)小球由動(dòng)能定理有,聯(lián)立上式可解得,,因此電場(chǎng)力做正功,機(jī)械能增加,故機(jī)械能增加,電勢(shì)能減少,故B正確D錯(cuò)誤,重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加量為,故C錯(cuò)誤。 【母題來(lái)源三】2020年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理(江蘇卷) 【母題原題】(2020·江蘇卷)如圖所示,ABC為等邊三角形,電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn).先將一電荷量也為+q的點(diǎn)電荷Q1從無(wú)窮遠(yuǎn)處(電勢(shì)為0)移到C點(diǎn),此過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為–W。再將Q1從C點(diǎn)沿CB移到B點(diǎn)并固定
4、。最后將一電荷量為–2q的點(diǎn)電荷Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的有 A.Q1移入之前,C點(diǎn)的電勢(shì)為 B.Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為0 C.Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為2W D.Q2在移到C點(diǎn)后的電勢(shì)能為–4W 【答案】ABD 【解析】由題意可知,C點(diǎn)的電勢(shì)為,故A正確;由于B、C兩點(diǎn)到A點(diǎn)()的距離相等,所以B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為0,故B正確;由于B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以當(dāng)在B點(diǎn)固定后,C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以從無(wú)窮遠(yuǎn)移到C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為:故C錯(cuò)誤;由于C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以電勢(shì)能為,故D正
5、確。 【命題意圖】考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)遵循的規(guī)律,涉及重力、電場(chǎng)力、類平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí),意在考查考生對(duì)物理規(guī)律的理解能力和綜合分析能力。 【考試方向】能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題;用動(dòng)力學(xué)方法解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有可能會(huì)以選擇題或計(jì)算題的形式出現(xiàn),也有可能會(huì)結(jié)合帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)命題。 【得分要點(diǎn)】針對(duì)本專題的特點(diǎn),應(yīng)“抓住兩條主線、明確兩類運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用兩種方法”解決有關(guān)問(wèn)題.兩條主線是指電場(chǎng)力的性質(zhì)(物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度)和能的性質(zhì)(物理量——電勢(shì)和電勢(shì)能);兩類運(yùn)動(dòng)是指類平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng);兩種方法是指
6、動(dòng)力學(xué)方法和功能關(guān)系。 (1)帶電粒子在電場(chǎng)中加速 若不計(jì)粒子的重力,則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量。 ①在勻強(qiáng)電場(chǎng)中:; ②在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中: (2)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) ①條件分析:帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng); ②運(yùn)動(dòng)性質(zhì):勻變速曲線運(yùn)動(dòng); ③處理方法:分解成相互垂直的兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng),類似于平拋運(yùn)動(dòng); ④運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間:能穿過(guò)電場(chǎng)時(shí);不能穿過(guò)電電場(chǎng)時(shí) 沿電場(chǎng)力方向,做勻加速直線運(yùn)動(dòng): 加速度 離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量 離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角的正切 (3)帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)(加速或減速)的方法:
7、①能量方法——能量守恒定律; ②功能關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ恚? ③力和加速度方法——牛頓運(yùn)動(dòng)定律,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式。 (4)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的觖題思路 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),綜合了靜電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí),分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同:先分析受力情況再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程;然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。 ①由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與重力都是恒力,因此其處理方法可用正交分解法。先將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)互相正交的簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng),而這兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律我們可以掌握,然后再按運(yùn)動(dòng)合成的觀點(diǎn),去求出復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量。 ②用能量觀點(diǎn)處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),從功能觀點(diǎn)出發(fā)分析帶電
8、粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),在對(duì)帶電粒子受力情況和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,再考慮應(yīng)用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律(動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律等)解題。 (5)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 這是一類力學(xué)和電學(xué)的綜合類問(wèn)題,解決此類問(wèn)題,仍然遵循力學(xué)的處理思路、方法、規(guī)律,但是交變電壓的周期性變化,勢(shì)必會(huì)引起帶電粒子的某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和某些物理量的周期性變化,所以應(yīng)注意: ①分過(guò)程解決.“一個(gè)周期”往往是我們的最佳選擇。 ②建立模型.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程往往能在力學(xué)中找到它的類似模型。 ③正確的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析:合力的變化影響粒子的加速度(大小、方向)變化,而物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)則由加速度和速度的方向關(guān)系確定。 1.(
9、2020·黑龍江省大慶市第一中學(xué)高三第四次模擬)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,a、b是電場(chǎng)中的兩點(diǎn),則 A.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì) B.電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 C.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.正電荷在a點(diǎn)由靜止釋放,僅在電場(chǎng)力作用下可以沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 【答案】C 【解析】根據(jù)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)不斷降低,可知a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),A錯(cuò)誤;根據(jù),可知電勢(shì)能的大小不僅與電勢(shì)的高低有關(guān),還與電荷的正負(fù)有關(guān),因不知道電荷的電性,故無(wú)法判斷電勢(shì)能的大小,B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,則a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,C正確;正電荷所受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線切線
10、方向,若將一正試探電荷由a點(diǎn)靜止釋放,電荷將離開原電場(chǎng)線,不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),D錯(cuò)誤。 2.(2020·北京市101中學(xué)三模)讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物以相同的初動(dòng)能在同一位置垂直射入水平放置的一對(duì)平行板形成的勻強(qiáng)電場(chǎng),不計(jì)離子的重力和離子間的相互作用,離子束從進(jìn)入到射出該偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 A.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)每個(gè)離子做功相等 B.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)每個(gè)離子沖量相同 C.在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中它們形成兩股離子束 D.在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中它們形成一股離子束 【答案】C 【解析】偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:,偏轉(zhuǎn)距離為:,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做功為:,由于一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的電荷量不同
11、,所以做功不同,故A錯(cuò)誤;偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)每個(gè)離子沖量為:,所以轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)每個(gè)離子沖量不相同,故B錯(cuò)誤;由可知,一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子的軌跡相同,二價(jià)氦離子的軌跡與前兩者不同,所以在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中它們形成兩股離子束,故C正確,D錯(cuò)誤。 3.(2020·山東省淄博市高三三模)如圖所示,實(shí)線為兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線,虛線為電子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,則下列判斷正確的是 A.A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B.Q1的電荷量大于Q2的電荷量 C.電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能 D.電子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度 【答案】D 【解析】根據(jù)“電場(chǎng)線的密疏表示場(chǎng)強(qiáng)的大小”可知,A
12、點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線分布情況可知,Q1、Q2是同種電荷。由點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線較密可知點(diǎn)電荷Q2帶電荷量較多,即Q1 13、平面內(nèi)的一簇等勢(shì)線,等勢(shì)線形狀相對(duì)于x軸、y軸對(duì)稱,且相鄰兩等勢(shì)線的電勢(shì)差相等,圖中實(shí)線為某個(gè)電子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的軌跡示意圖,關(guān)于此電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是
A.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)
B.電子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度
C.電子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能
D.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
【答案】D
【解析】根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直,可作出電場(chǎng)線,電子所受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,故電子在y軸左側(cè)受到一個(gè)斜向右下方的電場(chǎng)力,在y軸右側(cè)受到一個(gè)斜向右上方的電場(chǎng)力,故電子沿x軸方向一直加速,對(duì)負(fù)電荷是從低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng),則a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電 14、勢(shì),故A錯(cuò)誤。根據(jù)等勢(shì)線的疏密知道b處的電場(chǎng)線也密,場(chǎng)強(qiáng)大,電子在b點(diǎn)的加速度大,故B錯(cuò)誤。根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能小,可知電子的電勢(shì)能一直減小,則電子在a處的電勢(shì)能大于在b處的電勢(shì)能;電子的電勢(shì)能減小,則電子動(dòng)能增加,電子在a點(diǎn)的動(dòng)能小于在b點(diǎn)的動(dòng)能,故C錯(cuò)誤,D正確。
5.(2020·山東省山東師范大學(xué)附屬中學(xué)高一期中)如圖,一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,僅在電場(chǎng)力作用下形成圖中所示的運(yùn)動(dòng)軌跡。M和N是軌跡上的兩點(diǎn),其中M點(diǎn)在軌跡的最右邊。不計(jì)重力,下列表述錯(cuò)誤的是
A.該粒子帶負(fù)電
B.粒子在電場(chǎng)中的加速度不變
C.粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能最大
D.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì) 15、能最大
【答案】C
【解析】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,粒子所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同或相反;粒子做曲線運(yùn)動(dòng),粒子僅受電場(chǎng)力,則電場(chǎng)力的方向指向軌跡的凹側(cè);所以粒子在M點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向如圖,即粒子所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,粒子帶負(fù)電。故A項(xiàng)正確。粒子僅受電場(chǎng)力,粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),所受電場(chǎng)力不變;據(jù)牛頓第二定律可得,,則粒子在電場(chǎng)中的加速度不變。故B項(xiàng)正確。M點(diǎn)在軌跡的最右邊,則整個(gè)軌跡上M點(diǎn)的電勢(shì)最低,帶負(fù)電的粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能最大;粒子僅受電場(chǎng)力,粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變,則粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能最小。故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。
6.(2020·山東省臨沂市高三第三次模擬)在豎直向上的勻強(qiáng) 16、電場(chǎng)中,有兩個(gè)質(zhì)量相等、帶異種電荷的小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))處在同一水平面上。現(xiàn)將兩球以相同的水平速度v0向右拋出,最后落到水平地面上,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,兩球之間的靜電力和空氣阻力均不考慮,則
A.A球帶正電,B球帶負(fù)電
B.A球比B球先落地
C.在下落過(guò)程中,A球的電勢(shì)能減少,B球的電勢(shì)能增加
D.兩球從拋出到各自落地的過(guò)程中,A球的動(dòng)能變化量比B球的小
【答案】AD
【解析】?jī)汕蛟谒椒较蚨甲鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),由x=v0t知,v0相同,則A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比B的長(zhǎng),豎直方向上,由h=at2,h相等,可知,A的合力比B的小,所以A的電場(chǎng)力向上,帶正電,B的電場(chǎng)力向下,帶負(fù)電,故A正確 17、。A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比B的長(zhǎng),則B球比A球先落地,故B錯(cuò)誤。A的電場(chǎng)力向上,電場(chǎng)力對(duì)A球做負(fù)功,A球的電勢(shì)能增加。B的電場(chǎng)力向下,電場(chǎng)力對(duì)B球做正功,B球的電勢(shì)能減小,故C錯(cuò)誤。A的合力比B的小,則A的合力做功較少,由動(dòng)能定理知A球的動(dòng)能變化小,故D正確。
7.(2020·遼寧省大連市高三第二次模擬)如圖所示,在豎直放置的平行金屬板A、B之間加有恒定電壓U,A、B兩板的中央留有小孔O1、O2,在B板的右側(cè)有平行于極板的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,電場(chǎng)范圍足夠大,感光板MN垂直于電場(chǎng)方向固定放置。第一次從小孔O1處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)子,第二次從小孔Ol處由靜止釋放一個(gè)α粒子,關(guān)于這兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是
18、
A.質(zhì)子和α粒子在O2處的速度大小之比為1:2
B.質(zhì)子和α粒子在整個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等
C.質(zhì)子和α粒子打到感光板上時(shí)的動(dòng)能之比為1:2
D.質(zhì)子和α粒子打到感光板上的位置相同
【答案】CD
【解析】根據(jù)動(dòng)能定理:,解得:,所以質(zhì)子和α粒子在O2處的速度大小之比:,A錯(cuò)誤;在A、B間:,質(zhì)子的加速度大,所以質(zhì)子運(yùn)動(dòng)時(shí)間短,進(jìn)入豎直電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),水平速度質(zhì)子的大,所以質(zhì)子運(yùn)動(dòng)時(shí)間短,B錯(cuò)誤;對(duì)整個(gè)過(guò)程用動(dòng)能定理,設(shè)O2到MN板的電勢(shì)差為有:,所以末動(dòng)能與電荷量成正比,所以質(zhì)子和α粒子打到感光板上時(shí)的動(dòng)能之比為1:2,C正確;O2到MN板,豎直方向:,水平方向:聯(lián)立解得:,所 19、以質(zhì)子和α粒子打到感光板上的位置相同,D正確。
8.(2020·天津市十二重點(diǎn)中學(xué)高三畢業(yè)班聯(lián)考)如圖所示,一個(gè)帶電荷量為–Q的點(diǎn)電荷甲,固定在絕緣水平面上的O點(diǎn)。另一個(gè)帶電荷量為+q、質(zhì)量為的點(diǎn)電荷乙,從A點(diǎn)以初速度沿它們的連線向甲運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度為,且為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的最小值。已知點(diǎn)電荷乙受到的阻力大小恒為,A、B間距離為L(zhǎng)0,靜電力常量為,則下列說(shuō)法正確的是
A.點(diǎn)電荷乙從A點(diǎn)向甲運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,加速度先減小再增大
B.點(diǎn)電荷乙從A點(diǎn)向甲運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,其電勢(shì)能先增大再減小
C.OB間的距離為
D.在點(diǎn)電荷甲形成的電場(chǎng)中,AB間電勢(shì)差
【答案】AC
【解析】點(diǎn)電荷乙從 20、A點(diǎn)向甲運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,受向左的靜電力和向右的摩擦力,兩球靠近過(guò)程中庫(kù)侖力逐漸增大,點(diǎn)電荷乙先減速后加速,所以加速度先減小后增大,故A正確;點(diǎn)電荷乙向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力一直做正功,因此電勢(shì)能一直減小,故B錯(cuò)誤;當(dāng)速度最小時(shí)有:,解得:,故C正確;點(diǎn)電荷從A運(yùn)動(dòng)B過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有:,解得:,故D錯(cuò)誤。
9.(2020·內(nèi)蒙古烏蘭察布市集寧一中高一期末)兩平行板間有水平勻強(qiáng)電場(chǎng),一根長(zhǎng)為L(zhǎng),不可伸長(zhǎng)的不導(dǎo)電細(xì)繩的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球,另一端固定于O點(diǎn)。把小球拉起直至細(xì)線與電場(chǎng)線平行,然后無(wú)初速度釋放。已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè),線與豎直方向的最大夾角為θ=37°(已知si 21、n37°=0.6、cos37°=0.8)求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小;
(2)小球到最低點(diǎn)的速度的大小;
(3)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力的大小。
【答案】(1) (2) (3)FT=2mg
【解析】(1)從開始到最左端的過(guò)程中由動(dòng)能定理得:
得:
(2)從開始到最低點(diǎn)過(guò)程中由動(dòng)能定理得:
得:
(3)在最低點(diǎn)受力分析得:
,得:
10.(2020·湖南省長(zhǎng)沙市天心區(qū)長(zhǎng)郡中學(xué)高一期末)一束初速度不計(jì)的電子流在經(jīng)U=5 000 V的加速電壓加速后在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示,若板間距離d=1.0 cm,板長(zhǎng)=5.0 cm,電子 22、電荷量e=C,那么
(1)電子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后的動(dòng)能為多少?
(2)要使電子能從平行板間飛出,兩個(gè)極板上最多能加多大的電壓?
【答案】(1)J (2)要使電子能飛出,所加電壓最大為400 V
【解析】(1)加速過(guò)程,由動(dòng)能定理得:①
解得:eVJ
(2)在加速電壓一定時(shí),偏轉(zhuǎn)電壓U越大,電子在極板間的偏轉(zhuǎn)距離就越大當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大
到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出,此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓,即為題目要求的最大電壓.
進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)②
在垂直于板面的方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度:③
偏轉(zhuǎn)距離④,能飛出的條件為⑤
解①~⑤式得:V
即要使電子能飛出,所加電壓最大為400 V
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