2019高考物理一輪復習 微專題系列之熱點專題突破 專題42 帶電粒子在電場中的直線運動學案.doc
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突破42帶電粒子在電場中的直線運動 1．做直線運動的條件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子初速度不為零，做勻速直線運動。 (2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動。 2．用動力學觀點分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad。 3．用功能觀點分析 勻強電場中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02； 非勻強電場中：W＝qU＝Ek2－Ek1。 【典例1】如圖所示，在等勢面沿豎直方向的勻強電場中，一帶負電的微粒以一定初速度射入電場，并沿直線AB運動，由此可知( )． A．電場中A點的電勢高于B點的電勢 B．微粒在A點時的動能大于在B點時的動能，在A點時的電勢能小于在B點時的電勢能 C．微粒在A點時的動能小于在B點時的動能，在A點時的電勢能大于在B點時的電勢能 D．微粒在A點時的動能與電勢能之和等于在B點時的動能與電勢能之和 【答案】 AB 【解析】 一帶負電的微粒以一定初速度射入電場，并沿直線AB運動，其受到的電場力F只能垂直于等勢面水平向左，則電場方向水平向右，如圖所示， 【典例2】一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)．小孔正上方處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回．若將下極板向上平移，則從P點開始下落的相同粒子將( )． A．打到下極板上 B．在下極板處返回 C．在距上極板處返回 D．在距上極板d處返回 【答案】 D 【跟蹤短訓】 1. 如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，板間有勻強電場，質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子剛好能到達N板，如果要使這個帶電粒子能到達M、N兩板間距的處返回，則下述措施能滿足要求的是( )． A．使初速度減為原來的 B．使M、N間電壓提高到原來的2倍 C．使M、N間電壓提高到原來的4倍 D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的 【答案】 BD 【解析】 在粒子剛好到達N板的過程中，由動能定理得－qEd＝0－mv，所以d＝，令帶電粒子離開M板的最遠距離為x，則使初速度減為原來的，x＝；使M、N間電壓提高到原來的2倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍，x＝；使M、N間電壓提高到原來的4倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍，x＝；使初速度和M、N間電壓都減為原來的，電場強度變?yōu)樵瓉淼囊话?，x＝. 2．如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個質(zhì)量為m＝0.2 kg，帶電荷量為q＝＋2.010－6 C的小物塊處于靜止狀態(tài)，小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1.從t＝0時刻開始，空間加上一個如圖乙所示的場強大小和方向呈周期性變化的電場(取水平向右的方向為正方向，g＝10 m/s2)，求： (1)23 s內(nèi)小物塊的位移大小． (2)23 s內(nèi)電場力對小物塊所做的功． 【答案】 (1)47 m (2)9.8 J 位移x2＝x1＝4 m,4 s末小物塊的速度為v4＝0 因此小物塊做周期為4 s的勻加速和勻減速運動 第22 s末的速度為v22＝4 m/s，第23 s末的速度 v23＝v22－a2t＝2 m/s(t＝1 s) 所求位移為x＝x1＋t＝47 m. (2)23 s內(nèi)，設電場力對小物塊所做的功為W，由動能定理得W－μmgx＝mv 解得W＝9.8 J. 課后作業(yè) 1. 如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，到達B板的速度為v，保持兩板間電壓不變，則( )． A．當減小兩板間的距離時，速度v增大 B．當減小兩板間的距離時，速度v減小 C．當減小兩板間的距離時，速度v不變 D．當減小兩板間的距離時，電子在兩板間運動的時間變長 【答案】 C 【解析】 由動能定理得eU＝mv2，當改變兩極板間的距離時，U不變，v就不變，故選項A、B錯誤，C正確．粒子在極板間做初速度為零的勻加速直線運動，＝，＝，即t＝，當d減小時，v不變，電子在兩極板間運動的時間變短，故選項D錯誤． 2. 如圖所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一穩(wěn)壓電源(未畫出)相連，若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中該粒子( ) A．所受重力與電場力平衡 B．電勢能逐漸增加 C．機械能逐漸減小 D．做勻變速直線運動 【答案】 D 3．如圖所示、兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強電場.兩極板間相距為d. — 帶負電的微粒從上極板M的邊緣以初速度射入，沿直線從下極板的邊緣射出.已知微粒的電量為q、質(zhì)量為m。下列說法正確的是 A. 微粒運動的加速度為0 B. 微粒的電勢能減小了 mgd C. 兩極板間的電勢差為 D. N極板的電勢髙于M板的電勢 【答案】AC 4．如圖所示,空間有一水平方向的勻強電場,一帶電微粒以一定初速度從A點沿直線運動到B點微粒除受到電場力和重力外,不再受其它力,則此過程微粒( ) A. 電勢能增加 B. 重力勢能減少 C. 動能增加 D. 電勢能和動能之和不變 【答案】A 【解析】小球做直線運動，所以合力必須與速度方向共線，而小球只受重力和電場力，所以電場力方向只能為如圖所示方向，從A到B過程中電場力做負功，所以電勢能增大，重力做負功，重力勢能減小，兩力都做負功，所以動能減小，BC錯誤；過程中只有電場力和重力做功，所以電勢能與機械能之和保持不變，D錯誤． 5．如圖所示，沿水平方向放置的平行金屬板a和b分別與電源的正負極相連，a、b板的中央沿豎直方向各有一個小孔，閉合開關S后，帶正電的液滴從小孔正上方的P點由靜止自由落下，當液滴穿過b板小孔到達a板小孔時速度為v1.現(xiàn)使a板不動，在開關S仍閉合或斷開的情況下，b板向上或向下平移一小段距離，相同的液滴仍從P點自由落下，此時液滴到達a板小孔時速度為v2，下列說法中正確的是( )． A．若開關S保持閉合，向下移動b板，則v2>v1 B．若開關S閉合一段時間后再斷開，向下移動b板，則v2>v1 C．若開關S保持閉合，則無論向上或向下移動b板，都有v2＝v1 D．若開關S閉合一段時間后再斷開，則無論向上或向下移動b板，都有v2
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