高考物理总复习第8单元静电场专题6带电粒子在电场中运动的综合问题

专题6带电粒子在电场中运动的综合问题热点题型探究

教师备用习题热点一带电粒子在交变电场中的偏转问题

对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场,若粒子穿过板间的时间极短,带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动.热点题型探究

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变式

如图所示,板长L=30cm的两金属板A、B平行正对,板间距离d=2cm,A、B接u=91sin100πt(V)交流电源.持续均匀的电子束以速度v0=3×107m/s沿着A板射入电场,若电子与金属板接触将被吸收,但对板间电压的影响可忽略.已知电子质量m=0.91×10-30kg,电子电荷量q=1.6×10-19C.求:(1)交流电源的周期和电子穿过板间的时间;热点题型探究

(2)电子从B板边缘飞出电场时的板间电压;热点题型探究

(3)飞出电场的电子占飞入电场的电子的百分比.热点题型探究

热点二等效思想在电场中的应用热点题型探究

热点题型探究2.等效最“高”点与最“低”点的确定方法在“等效重力场”中过圆周运动的圆心作“等效重力”的作用线,其反向延长线交于圆周上的那个点即为圆周运动的等效最“高”点,沿着“等效重力”的方向延长交于圆周的那个点即为等效最“低”点.例2(多选)[2021·徐州模拟]如图甲所示,空间有一水平向右的匀强电场,其中有一个半径为R=2m的竖直光滑圆环,环内有两根光滑的弦轨道AB和AC,A点所在的半径与竖直直径BC成37°角.质量为m=0.08kg、电荷量为q=6×10-5C的带电小球(可视为质点)从A点静止释放,分别沿弦轨道AB和AC到达圆周的运动时间相同.现去掉弦轨道AB和AC,如图乙所示,给小球一个初速度,让小球恰能在圆环内做完整的圆周运动,不考虑小球运动过程中电荷量的变化.下列说法正确的是(cos37°=0.8,g取10m/s2)(

)A.小球做圆周运动经过C点时动能最大B.匀强电场的电场强度大小为E=1×104V/mC.小球做圆周运动过程中动能最小值是0.5JD.小球做圆周运动过程中对环的压力最大值是6NBD热点题型探究

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热点题型探究热点三电场中的力电综合问题热点题型探究例3

如图所示,一带电荷量为q=5×10-3C、质量为m=0.1kg的小物块放在一倾角为θ=37°的光滑绝缘斜面上,当整个装置处在一水平向左的匀强电场中时,小物块恰处于静止状态.已知重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)求电场强度E的大小;(2)某时刻小物块的电荷量突然减少了一半,求物块下滑距离L=1.5m时的速度大小.[答案](1)150N/C

(2)3m/s热点题型探究

变式

[2021·长沙一模]如图所示,在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且电场力为3mg.重力加速度为g,由此可知(

)A.AB=3BCB.小球从A到B与从B到C的运动时间相等C.小球从A到B与从B到C的动量变化量相同D.小球从A到C的过程中重力对小球做的功与电场力对小球做的功的绝对值相等D热点题型探究

热点题型探究据题意知小球在水平方向不受力,故水平方向做匀速直线运动,由动能定理可知,小球从A到C的过程中重力对小球做的功与电场力对小球做的功的绝对值相等,故D正确.热点题型探究1.如图甲所示,倾角为θ的光滑绝缘斜面底端固定一带电荷量为Q的正点电荷.将一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,小物块沿斜面向上滑动至最高点B处,此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图像如图乙所示(E1和x1为已知量).已知重力加速度为g,静电力常量为k,由图像可求出 (

)A.小物块带的电荷量B.A、B间的电势差C.小物块的质量D.小物块速度最大时到斜面底端的距离C教师备用习题[解析]由动能图线知,小物块的速度先增大后减小,根据库仑定律知,小物块所受的库仑力逐渐减小,合力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小物块先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零,由动能图线可知,速度有最大值,此时小物块受力平衡,小物块所受的库仑力与重力沿斜面的分力平衡,由于没有小物块与点电荷距离的具体数据,故不能求出q,故A错误;从A到B的过程中,重力势能的增加量等于电势能的减少量,所以可以求出小物块电势能的减少量,由于小物块的电荷量不知道,故不能求出A、B之间的电势差,故B错误;教师备用习题由重力势能图线得E1=mgh=mgx1sinθ,可求出m,故C正确;图像中不能确定哪一点的速度最大,也不知道小物块的电荷量,所以不能确定小物块速度最大时到斜面底端的距离,故D错误.教师备用习题

教师备用习题BC

教师备用习题除重力和弹力外其他力做功等于机械能的增加量,若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时,电场力做正功最多,故到B点时的机械能最大,故B正确;若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动,小球从C到D的过程中电场力做功,所以机械能不守恒,故C正确;由于mg=Eq,所以小球受合力方向与电场方向夹角为45°且指向右下方,故如果将小球在A点由静止开始释放,刚开始它将沿合力方向做匀加速直线运动,故D错误.教师备用习题

教师备用习题BD

教师备用习题4.如图所示,固定于竖直平面内的粗糙斜杆与水平方向夹角为30°,处在水平向左的匀强电场中.质量为1×10-3kg、带电荷量为+5×10-6C的小球套在杆上,小球沿杆下滑过程中未受摩擦力作用.重力加速度g取10m/s2.(1)求电场强度E的大小;教师备用习题

甲(2)求小球下滑的加速度大小;教师备用习题

(3)若场强大小不变,方向变为水平向右,为使小球能由静止起沿杆向上运动,求杆与小球之间的动摩擦因数μ的取值范围(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).教师备用习题

乙5.在图甲所示的极板A、B间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压,其周期为T,现有电子以平行于极板的速度v0从两板中央沿OO'射入.已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力.(1)若电子从t=0时刻射入,在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出,则电子飞出时速度的大小为多少?(2)若电子从t=0时刻射入,恰能平行于极板飞出,则极板至少为多长?(3)若电子恰能从OO'平行于极板飞出,电子应从哪一时刻射入?两极板间距至少为多大?教师备用习题

教师备用习题(2)t=0时刻射入的电子,在垂