高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 微專題51 帶電題在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
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帶電題在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1考點(diǎn)及要求:(1)受力分析();(2)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式在電場(chǎng)中的應(yīng)用();(3)功能關(guān)系的應(yīng)用()1.如圖1所示,地面上某個(gè)空間區(qū)域存在這樣的電場(chǎng),水平虛線上方為場(chǎng)強(qiáng)E1、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng);虛線下方為場(chǎng)強(qiáng)E2、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)一個(gè)質(zhì)量為m,帶電荷量為q的小球從上方電場(chǎng)的A點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果剛好到達(dá)下方電場(chǎng)中與A關(guān)于虛線對(duì)稱的B點(diǎn),則下列結(jié)論正確的是()圖1A在虛線上下方的電場(chǎng)中,帶電小球運(yùn)動(dòng)的加速相同B帶電小球在A、B兩點(diǎn)電勢(shì)能相等C若A、B高度差為h,則UABD兩電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系滿足E22E12(多選)如圖2甲所示,絕緣水平傳送帶與豎直放置的半圓形軌道底部平滑相接半圓形軌道絕緣、光滑,半徑為R0.45 m,處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,半圓形軌道的豎直直徑是電場(chǎng)的左邊界,電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為103 N/C.一質(zhì)量為0.1 kg,電荷量為q1.0103 C的小物塊自半圓形軌道某位置自由滑下,滑至底端并沖上傳送帶,在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像如圖乙所示(以向右為正方向,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),下面說法正確的是(g取10 m/s2)()圖2A傳送帶至少長(zhǎng)4.5 m,傳送帶速度最小為3 m/sB小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1C小物塊開始滑下的位置與半圓形軌道底端的高度差為0.45 mD小物塊在半圓形軌道上滑動(dòng)時(shí)對(duì)軌道的最大壓力為2 N3.如圖3所示,在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一與水平面成60角的光滑絕緣直桿AC,其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一質(zhì)量為0.5 kg的帶電小環(huán)套在桿上,正以某一速度v0沿桿勻速下滑,小環(huán)離開桿后正好落在C端的正下方地面上P點(diǎn)處,ACP所在平面與電場(chǎng)E平行,g取10 m/s2,求:圖3(1)小環(huán)帶何種電荷及它受到的電場(chǎng)力的大小;(2)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向;(3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)速度v0的大小4.如圖4所示,BCDG是光滑絕緣的圓形軌道,位于豎直平面內(nèi),軌道半徑為R,下端與水平絕緣軌道在B點(diǎn)平滑連接,整個(gè)軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))置于水平軌道上,滑塊受到的電場(chǎng)力大小為mg,滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度為g.圖4(1)若滑塊從水平軌道上距離B點(diǎn)s3R的A點(diǎn)由靜止釋放,滑塊到達(dá)與圓心O等高的C點(diǎn)時(shí)速度為多大?(2)在(1)的情況下,求滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)受到軌道的作用力的大小(3)改變s的大小,使滑塊恰好始終沿軌道滑行,且從G點(diǎn)飛出軌道,求滑塊在圓軌道上滑行過程中的最小速度的大小5如圖5所示,帶有等量異種電荷平行金屬板M、N豎直放置,M、N兩板間的距離d0.5 m現(xiàn)將一質(zhì)量m1102 kg、電荷量q4105 C的帶電小球從兩極板上方的A點(diǎn)以v04 m/s的初速度水平拋出,A點(diǎn)距離兩板上端的高度h0.2 m;之后小球恰好從靠近M板上端處進(jìn)入兩板間,沿直線運(yùn)動(dòng)碰到N板上的C點(diǎn),該直線與曲線的末端相切設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)只存在于M、N之間,不計(jì)空氣阻力,取g10 m/s2.求:圖5(1)小球到達(dá)M極板上邊緣B位置時(shí)速度的大小和方向;(2)M、N兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(3)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能答案解析1C從A到虛線小球速度由0加速至v,從虛線到B小球速度由v減為0,位移相同,根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的推論知,時(shí)間相同,則加速度大小相等,方向相反故A錯(cuò)誤;對(duì)A到B的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得qUABmgh0,解得:UAB,知A、B的電勢(shì)不等,則電勢(shì)能不等故B錯(cuò)誤,C正確;在虛線上方電場(chǎng),根據(jù)牛頓第二定律得:a1,在虛線下方電場(chǎng)中,根據(jù)牛頓第二定律得,加速度大小為:a2,因?yàn)閍1a2,解得:E2E1.故D錯(cuò)誤2ABD由題圖乙可知小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1 m/s2,由ag可知0.1,B正確;小物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大位移x4.5 m,因?yàn)樾∥飰K滑上和離開傳送帶的速度均為3 m/s,所以傳送帶的速度至少為3 m/s,A正確;設(shè)小物塊開始滑下的位置在圓心上方,小物塊與圓心的連線跟水平方向的夾角為,對(duì)小物塊,從開始到半圓軌道底端,根據(jù)動(dòng)能定理有mgR(1sin )qERcos mv,解得30.小物塊開始滑下的位置P到傳送帶的高度h0.451.5 m0.675 m,C錯(cuò)誤;小物塊受到的電場(chǎng)力qE和重力mg的合力F N,與豎直方向成30角斜向右下方,設(shè)小物塊到達(dá)等效重力場(chǎng)的最低點(diǎn)Q(由幾何關(guān)系可知OQ與OP垂直)時(shí)的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理有FRmv2,對(duì)小物塊有NF,解得N2 N,D正確3(1)負(fù)電5 N(2)20 m/s2,方向與桿垂直斜向右下方(3)2 m/s解析(1)由小環(huán)在直桿上的受力情況知:小環(huán)帶負(fù)電由平衡條件可知:mgsin 60F電cos 60得:F電mg5 N(2)離開直桿后,只受mg、F電作用,合力F方向與桿垂直斜向右下方:則maa2g20 m/s2方向與桿垂直斜向右下方(3)方法1:建立以初速度方向?yàn)閤軸正方向,以加速度方向?yàn)閥軸正方向的直角坐標(biāo)系,則小環(huán)離開直桿后做類平拋運(yùn)動(dòng),則:hsin 60v0thcos 60at2可得:v02 m/s方法2:設(shè)小環(huán)離開直桿后經(jīng)時(shí)間t到P點(diǎn),則豎直方向:hv0cos 30tgt2水平方向:v0sin 30tt20解得:v02 m/s4(1)(2)mg(3) 解析(1)設(shè)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為v,由動(dòng)能定理得qE(sR)mgsmgRmv20而qE,0.5,s3R解得v(2)設(shè)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)受到軌道的作用力大小為F,則FqEm,解得Fmg(3)要使滑塊恰好始終沿軌道滑行,則滑至圓軌道DG間某點(diǎn)時(shí),由電場(chǎng)力和重力的合力提供向心力,此時(shí)的速度最小(設(shè)為vn),則有m,解得vn5(1)2 m/s,方向與水平方向的夾角為arctan 0.5(2)5103 N/C,方向水平向右(3)0.225 J解析(1)小球平拋運(yùn)動(dòng)過程水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),vxv04 m/s豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),hgt,vygt12 m/s解得:vB2 m/s方向tan ,arctan 0.5(為速度方向與水平方向的夾角)(2)小球進(jìn)入電場(chǎng)后,沿直線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),所以重力與電場(chǎng)力的合力即沿該直線方向,則tan 解得:E5103 N/C,方向水平向右(3)進(jìn)入電場(chǎng)后,小球受到的合外力F合mgB、C兩點(diǎn)間的距離s,cos 從B到C由動(dòng)能定理得:F合sEkCmv解得:EkC0.225 J- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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