发布时间 : 星期五 文章【物理】 物理带电粒子在电场中的运动专题练习(及答案)及解析更新完毕开始阅读c2231e7b670e52ea551810a6f524ccbff121ca98
【物理】 物理带电粒子在电场中的运动专题练习(及答案)及解析
一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动
1．如图甲所示，极板A、B间电压为U0，极板C、D间距为d，荧光屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长．A板O处的放射源连续无初速地释放质量为m、电荷量为+q的粒子，经电场加速后，沿极板C、D的中心线射向荧光屏（荧光屏足够大且与中心线垂直），当C、D板间未加电压时，粒子通过两板间的时间为t0；当C、D板间加上图乙所示电压（图中电压U1已知）时，粒子均能从C、D两板间飞出，不计粒子的重力及相互间的作用．求：
（1）C、D板的长度L；
（2）粒子从C、D板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离； （3）粒子打在荧光屏上区域的长度． 【答案】（1）L?t0【解析】
试题分析：（1）粒子在A、B板间有qU0?在C、D板间有L?v0t0 解得：L?t0222qU0qU1t03qU1t0（2）y?（3）?s?s? m2md2md12mv0 22qU0 m（2）粒子从nt0（n=0、2、4……）时刻进入C、D间，偏移距离最大 粒子做类平抛运动 偏移距离y?加速度a?12at0 2qU1 md2qU1t0得：y?
2md（3）粒子在C、D间偏转距离最大时打在荧光屏上距中心线最远ZXXK] 出C、D板偏转角tan??vyv0
vy?at0
打在荧光屏上距中心线最远距离s?y?Ltan?
23qU1t0荧光屏上区域长度?s?s?
2md考点：带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】此题是带电粒子在匀强电场中的运动问题；关键是知道粒子在水平及竖直方向的运动规律和特点，结合平抛运动的规律解答．
2．如图1所示，光滑绝缘斜面的倾角θ=30°，整个空间处在电场中，取沿斜面向上的方向为电场的正方向，电场随时间的变化规律如图2所示．一个质量m=0.2kg，电量q=1×10－5C的带正电的滑块被挡板P挡住，在t=0时刻，撤去挡板P．重力加速度g=10m/s2，求：
(1)0~4s内滑块的最大速度为多少? (2)0~4s内电场力做了多少功? 【答案】（1）20m/s（2）40J 【解析】 【分析】
对滑块受力分析，由牛顿运动定律计算加速度计算各速度． 【详解】
【解】(l)在0~2 s内，滑块的受力分析如图甲所示，
电场力F=qE
F1?mgsin??ma1
2解得a1?10m/s
在2 ---4 s内，滑块受力分析如图乙所示
F2?mgsin??ma2
2解得a2?10m/s
2因此物体在0～2 s内，以a1?10m/s的加速度加速， 2在2～4 s内，a2?10m/s的加速度减速，即在2s时，速度最大
由v?a1t得，vmax?20m/s
(2)物体在0～2s内与在2～4s内通过的位移相等．通过的位移x?在0~2 s内，电场力做正功W1?F1x?60J - 在2～4 s内，电场力做负功W2?F2x??20J 电场力做功W=40 J
vmaxt?20m 2
3．在水平桌面上有一个边长为L的正方形框架，内嵌一个表面光滑的绝缘圆盘，圆盘所在区域存在垂直圆盘向上的匀强磁场．一带电小球从圆盘上的P点（P为正方形框架对角线AC与圆盘的交点）以初速度v0水平射入磁场区，小球刚好以平行于BC边的速度从圆盘上的Q点离开该磁场区（图中Q点未画出），如图甲所示．现撤去磁场，小球仍从P点以相同的初速度v0水平入射，为使其仍从Q点离开，可将整个装置以CD边为轴向上抬起一定高度，如图乙所示，忽略小球运动过程中的空气阻力，已知重力加速度为g．求：
（1）小球两次在圆盘上运动的时间之比； （2）框架以CD为轴抬起后，AB边距桌面的高度．
【答案】（1）小球两次在圆盘上运动的时间之比为：π：2；（2）框架以CD为轴抬起
222v0后，AB边距桌面的高度为．
g【解析】 【分析】 【详解】
（1）小球在磁场中做匀速圆周运动，
由几何知识得：r2+r2=L2， 解得：r=
2L， 22?r， v0小球在磁场中做圆周运的周期：T=
小球在磁场中的运动时间：t1=
12?LT=， 44v0小球在斜面上做类平抛运动，
水平方向：x=r=v0t2， 运动时间：t2=
2L， 2v0则：t1：t2=π：2；
（2）小球在斜面上做类平抛运动，沿斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动，
21222v0位移：r=at2，解得，加速度：a=，
2L对小球，由牛顿第二定律得：a=
mgsin?=gsinθ， m