高考物理二轮复习专题限时集训七带电粒子在电场中的运动.doc.pdf

谢谢关注谢谢关注专题限时集训（七）带电粒子在电场中的运动B 1.如图 Z7-15 所示 , 竖直面内距地面高度小于h=4 m 的区域内存在着匀强电场, 电场强度为E=1.0106N/C, 方向竖直向上 , 虚线BD为电场的上边界.在地面上C点的正上方A点处有一个质量m=1 kg 、电荷量q=1.010-5 C 的带正电的小球以初速度v0水平抛出 , 小球进入电场时的位置为图中的D点,此时的速度方向与C、D连线垂直 , 其中CD长为 8 m.忽略空气阻力的作用 ,g取 10 m/s2, 求: (1) 小球平抛的初速度v0的大小 ; (2) 小球从抛出到落地所经历的时间t.图 Z7-15 2.如图 Z7-16所示 , 在竖直放置的光滑半圆形绝缘细圆管的圆心O处固定一点电荷, 将一直径略小于细管内径、质量为m、带电荷量为+q的小球从细管的水平直径端点A由静止释放 , 小球沿细管滑到最低点B时, 对管壁恰好无压力.( 重力加速度为g) (1) 求弧AB中点处的电场强度大小; (2) 若把O处固定的点电荷拿走, 加上一个竖直向下的场强为E的匀强电场 , 带电小球仍从A点由静止释放 , 下滑到最低点B时, 小球对细管的压力为多大? 图 Z7-16 3.如图 Z7-17 所示 , 空间内有场强大小为E的匀强电场 ,竖直平行直线为匀强电场的电场线( 方向未知 ).现有一电荷量为q、质量为m的带负电的粒子从O点以某一初速度垂直于电场方向进入电场 ,A、B为运动轨迹上的两点, 不计粒子的重力及空气阻力.(1) 若OA连线与电场线的夹角为60,OA=L, 求带电粒子从O点到A点的运动时间及进入电场的初速度 ; (2) 若粒子过B点时速度方向与水平方向的夹角为60, 求带电粒子从O点到B点过程中电场力所做的功.图 Z7-17 4.如图 Z7-18所示 , 将一内壁光滑的绝缘细圆管做成的圆环BDC固定在竖直面内, 圆环的圆心为O,D为圆环的最低点, 其中BOC=90, 圆环的半径为R=L, 虚线OD与虚线BC垂直且交谢谢关注谢谢关注于点S, 水平虚线BC的上方存在水平向右的范围足够大的匀强电场.圆心O的正上方A点有一质量为m、带电荷量为-q的绝缘小球 ( 可视为质点 ), 其直径略小于圆管内径,AS=L.现将该小球无初速度释放, 经过一段时间小球刚好无碰撞地进入圆管中并继续在圆管中运动, 重力加速度为g.(1) 求虚线BC上方匀强电场的电场强度大小; (2) 求小球运动到圆环的最低点D时对圆环的压力大小; (3) 小球从管口C离开后 , 经过一段时间后落到虚线BC上的F点(图中未标出 ), 求C、F两点间的电势差.图 Z7-18 5.如图 Z7-19 所示 , 一根光滑的绝缘细杆的上、下两部分分别弯成半径为R的半圆和半径为R的圆弧QBCD, 中间部分是长度为2R的竖直杆PQ, 其上、下两端分别与半圆和圆弧的圆心等高.半圆右侧下端一弹簧枪可沿光滑细杆发射质量为m、电荷量为q的中间带孔的带正电小球.圆弧处于水平向右、 电场强度E=(g为重力加速度 ) 的匀强电场中, 已知弹簧枪发射的小球到达半圆最高点A时对细杆的压力恰好为零.(1) 求小球运动到圆弧最低点B时所受细杆的作用力大小; (2) 求小球运动到圆弧的最高点D时所受细杆的作用力大小; (3) 小球从圆弧的最高点D飞出时 , 立刻撤去细杆,求小球落到Q点所在的水平面时与D点的水平距离.图 Z7-19 谢谢关注谢谢关注专题限时集训( 七)B 1.(1)2 m/s(2) s 解析 (1)设BCD=, 则有 cos =, 故 =60BD=4 m BD=v0t1设在D点处的速度为v, 竖直分速度为vy, 则有vy=gt1tan 60=解得t1= s,v0=2 m/s (2) 通过计算可得Eq=mg, 可知小球进入电场之后做匀速直线运动,在电场中沿速度方向运动的位移为s=小球在D点处的速度v=在电场中运动的时间为t2= = s 故从抛出到落地经历的总时间为t=t1+t2= s 2.(1)(2)3(mg+qE) 解析 (1)设小球沿细管做圆周运动的半径为r, 由A到B, 由动能定理得mgr= mv2-0 在B点, 对小球受力分析, 由牛顿第二定律有qE0-mg=m联立解得E0=因为O点处固定的是点电荷, 由E=k可知 , 等势面上各处的场强大小均相等, 即弧AB中点处谢谢关注谢谢关注的电场强度大小为E0=(2) 设小球到达B点时的速度为v, 由动能定理得(mg+qE)r= mv2设在B点处细管对小球的弹力为FN, 由牛顿第二定律得FN-mg-qE=m联立解得FN=3(mg+qE) 由牛顿第三定律得,小球在B点时对细管的压力大小为FN=3(mg+qE) 3.(1)(2) 解析 (1)因带电粒子向上偏转, 电场力方向向上, 又因为带电粒子带负电, 所以电场强度方向竖直向下.设带电粒子的初速度为v0, 带电粒子在电场中做类平抛运动, 则水平方向上有Lsin 60=v0t竖直方向上有Lcos 60= at2而a=联立解得t=,v0=.(2) 设带电粒子在B点时速度为v, 从O到B电场力所做的功为W.由合速度与分速度的关系有cos 60=解得v=2v0由动能定理有W=mv2- m解得W=m =.4.(1)(2)3(+1)mg (3)- 解析 (1)小球被释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动, 小球从B点沿切线方向进入细管 , 则此时速度方向与竖直方向的夹角为45, 即加速度方向与竖直方向的夹角为45, 则 tan 45=, 解得E=.(2) 小球从A点到D点的过程中 , 根据动能定理得谢谢关注谢谢关注mg(2L+L)+EqL= m -0, 当小球运动到圆环的最低点D时, 根据牛顿第二定律得FN-mg=m, 联立解得FN=3(+1)mg, 根据牛顿第三定律得, 小球运动到圆环的最低点D时对圆环的压力大小为3(+1)mg.(3) 小球从A点到B点的过程中 , 根据动能定理得m =mgL+EqL, 解得vB=2, 小球从C点飞出后做类平抛运动, 从B到C由机械能守恒定律得, 飞出时的速度大小vC=vB=2, 小球的加速度大小g=g.当小球沿飞出方向和垂直于飞出方向的位移相等时, 回到虚线BC上 ,则有vCt= gt2, 解得t=2, 则小球沿虚线BC方向运动的位移xCF=vCt=22=8L, 沿着电场线方向电势降低, 则C点与F点间的电势差为UCF=-ExCF=-.5.(1)12mg (2)6mg (3)(-1)R 解析 (1)小球到达半圆最高点A时对细杆的压力恰好为零, 由重力提供向心力, 有mg=m小球从半圆最高点A运动到圆弧最低点B, 由动能定理得mg4R+qER=m - m在B点, 由牛顿第二定律得F-mg=m解得F=12mg(2) 小球从半圆最高点A运动到圆弧最高点D, 由动能定理得mg2R+qER=m - m解得v3=在 圆弧最高点D,由牛顿第二定律得FD+mg=m解得FD=6mg谢谢关注谢谢关注(3) 小球从D点飞出后 , 在水平方向上做匀减速直线运动, 在竖直方向上做自由落体运动, 则有x=v3t-at2R= gt2qE=ma联立解得x=(-1)R。