2015年高考期末一模联考物理新题精选分类解析 专题12 带电粒子在

编辑: 逍遥路 关键词: 高三 来源: 高中学习网


试卷说明:

十二、带电粒子在电场中的运动1.如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点,其带电量为Q;质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放,其带电量为q;A、B两点间的距离为l0。释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为F = (k为静电力常数)、方向指向甲球的恒力作用,两球均可视为点电荷。求:(1)乙球在释放瞬间的加速度大小;(2)乙球的速度最大时两间的距离;(3)若乙球运动的最大速度为vm,求乙球从开始运动到速度为vm的过程中电势能的变化量? F 可解得a= (3分)(2)F = = 可解得x= 2l0 (2分)(3)mvm2-0 = W电-WF, (1分)W电= mvm2 + WF = mvm2 + Fl0 = mvm2 + (2分)静电力做正功,电势能减少了mvm2 + (1分)2.(9分)(2015河南郑州市一模)在光滑水平面上,有一质量为m=1×10-3kg、电量的带正电小球,静止在O点。以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系。现在突然加一沿轴正方向,场强大小的匀强电场,使小球开始运动。经过一段时间后,所加匀强电场再突然变为沿轴正方向,场强大小不变,使该小球恰能够到达坐标为(0.3,0.1)的P点。求:(1)电场改变方向前经过的时间;(2)带正电小球到达P点时的速度大小和方向。解析:.(9分)由牛顿定律得,在匀强电场中小球加速度的大小为:代人数值得:a=0.20 m/s2 (1分)当场强沿x正方向时,经过小球的速度大小为x=at (1分)小球沿x轴方向移动的距离 (1分)电场方向y轴正方向,小球在x方向做速度为x的匀速运动,在y方向做初速为零的匀加速运动沿x方向移动的距离:=vxT + x1=0.30 m (1分) 沿y方向移动的距离: (1分)由以上各式解得 t=1 s (1分) T=1s vx=0.2 m/s (1分)到P点时小球在x方向的分速度仍为x,在y方向的分速度y=aT=0.20 m/s (1分)由上可知,此时运动方向与x轴成45o角3. (17分) (2015四川省自贡市二诊)如图所示,在E=l03V/m的竖直匀强电场中,有一光滑的半圆形绝缘轨道 QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接,半圆形轨道平面与电.场线平行,其半径R=40 cm, N为半圆形轨道最低点,P C负电荷的小滑块质量m=10 g,与水平轨道间的动摩擦因数u=0.15,位于N点右侧1.5 m的M处,要使小滑块恰能运动到圆轨道的最?点 Q,取g=10m/s2,求:(1)滑块应以多大的初速度V0,向左运动?(2)滑块通过P点时受到轨道的压力。解析:.(17分)(1)设小球到达Q点时速度为v,由牛顿第二定律有 (3分) 滑块从开始到Q过程中,由动能定理有: (3分) 联立方程组,解得: m/s (2分)(分)如图所示,一带电粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U=100V的电场加速后,进入电场,电带电粒的重力忽略不计。求:(1)带电粒进入电场时的速率v1;电场;解:(1)由动能定理得: (2分) 代入数据得(1分)(2)粒子沿初速度方向做匀速运动: (2分)粒子沿电场方向做匀加速运动:  (2分)由题意得: (2分)由牛顿第二定律得:(2分)联立以上相关各式并代入数据得:(2分)(3)由动能定理得: (3分)联立以上相关各式并代入数据得: (1分)5、(12分)(2015安徽省黄山市一模)飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。解析(1)设离子带电量为q,质量为m,经电场加速后的速度为v,则2 …(2分)离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,则L=vt1解得荷质比…(1分)(2)两离子加速后的速度分别为v1、v2,则、离子在匀强电场区域BC中做往返运动,设加速度为a,则qE=ma两离子从A出发后返回B端飞行的总时间为…(1分)、t2=+t1-t2=要使Δt=0,则须 …(2分)6.(2015山东省淄博期末)如图甲,真空中两竖直平行金属板A、B相距,B板中心有小孔O,两板间电势差随时间变化如图乙.时刻,将一质量,电量的带正电粒子自O点由静止释放,粒子重力不计.求:(1)释放瞬间粒子的加速度;(2)在图丙中画出粒子运动的图象.(至少画一个周期,标明数据,不必写出计算过程)粒子运动的图象 . 如图所示,A是一个质量为1×10-3kg表面绝缘的薄板,薄板静止在光滑的水平面上,在薄板左端放置一质量为1×10-3kg带电量为q=1×10-5C的绝缘物块,在薄板上方有一水平电场,可以通过开关控制其有、无及方向.先产生一个方向水平向右,大小E1=3×102V/m的电场,薄板和物块开始运动,作用时间2s后,改变电场,电场大小变为E2=1×102V/m,方向向左,电场作用一段时间后,关闭电场,薄板正好到达目的地,物块刚好到达薄板的最右端,且薄板和物块的速度恰好为零. 已知薄板与物块间的动摩擦因数μ=0.1,(薄板不带电,物块体积大小不计,g取10m/s2)求:(1)在电场E1作用下物块和薄板的加速度各为多大;(2)电场E2作用的时间;(3)薄板的长度和薄板移动的距离.(1)物块 (2分) 薄板 (2分)(2)经t1=2s时 物块v1=a1t1=2×2=4m/s 向右 (1分) 薄板v2=a2t1=1×2=2m/s 向右 经2秒后,物块作匀减速运动 向左 薄板 加速度不变,仍为a2=1m/s2 向右,当两者速度相等时,物块恰好到达薄板最右端,以后因为qE2=f=μ(m0+m1)g,所以物块和薄板将一起作为整体向右以向右作匀减速直到速度都为0. 共同速度为v=v1a1′ t2 v=v 2+a2′t2t2= v=m/s 物块和薄板获得共同速度至停止运动用时 (1分) 第二次电场作用时间为t=t2+t3=6s (1分)或: 由动量定理 系统所受外力的冲量等于系统动量的变化得:E1qt1-E2qt2=0 带入数据 解得t2=6s(3)经t1=2s时 物块运动 小车运动 薄板在t2时间内位移x3=v2t2+a2t22=m 物块在t2时间内位移为x4=v1t2a1′t22=m(1分) 薄板长度L=x1-x2+x4-x3=m=2.67m(1分) (或用能量守恒qE1x1-qE2x4= L=m) 薄板右端到达目的地的距离为x(1分)如图所示,在光滑绝缘水平面不带电的绝缘小球P2静止在O点带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度v0. 从碰撞时刻起在AB区域水平向电场强度的电场,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量为m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距为已知(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间(2)两球能否在OB区间内再次发生碰撞碰撞后P1v0向左做匀减速直线运动,设最大距离 ①(2分) ②(2分)由牛顿第二定律有q E0= m1a ③(1分)又 ④(1分) 联立解得 ⑤(2分) 所需时间 ⑥(2分)(2)设碰后P2速度为v2,由动量守恒: ⑦(2分) 设P1、P2碰撞后又经时间在OB区间内再次发生碰撞,P1位移为s1,P1位移为s2,由运动学公式 ⑧(2分) ⑨(1分) ⑩(1分)联立解得
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