2019高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 專題強化5 帶電粒子在電場中的綜合問題訓(xùn)練 新人教版.doc

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第七章　專題強化五 帶電粒子在電場中的綜合問題 〔專題強化訓(xùn)練〕 1．(2017山東日照二模)圖甲為兩水平金屬板，在兩板間加上周期為T的交變電壓u，電壓u隨時間t變化的圖線如圖乙所示。質(zhì)量為m、重力不計的帶電粒子以初速度v0沿中線射入兩板間，經(jīng)時間T從兩板間飛出。下列關(guān)于粒子運動描述錯誤的是(　B　) A．t＝0時入射的粒子，離開電場時偏離中線的距離最大 B．t＝T時入射的粒子，離開電場時偏離中線的距離最大 C．無論哪個時刻入射的粒子，離開電場時的速度方向都水平 D．無論哪個時刻入射的粒子，離開電場時的速度大小都相等 [解析]　由題可知，粒子在電場中運動的時間是相同的；t＝0時入射的粒子，在豎直方向上先加速，然后減速，再加速……直到離開電場區(qū)域，故t＝0時入射的粒子離開電場時偏離中線的距離最大，選項A正確；而t＝T時入射的粒子，在豎直方向上先加速，然后減速，再反向加速，反向減速……直到離開電場區(qū)域，故此時刻射入的粒子離開電場時偏離中線的距離不是最大，選項B錯誤；因粒子在電場中運動的時間等于電場變化的周期T，根據(jù)動量定理，豎直方向電場力的沖量的矢量和為零，故所有粒子離開電場時的豎直速度為零，即最終都垂直電場方向射出電場，離開電場時的速度大小都等于初速度，選項C、D正確。 2．(2017遼寧省實驗中學(xué)等五校聯(lián)考)一勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖象如圖所示，在該勻強電場中，有一個帶電粒子在t＝0時刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場力作用，則下列說法中正確的是(　D　) A．帶電粒子只向一個方向運動 B．0～2s內(nèi)，電場力所做的功等于零 C．4s末帶電粒子回到原出發(fā)點 D．2.5～4s內(nèi)，速度的改變量等于零 [解析]　由牛頓第二定律可知，帶電粒子在第1s內(nèi)的加速度a1＝，為第2s內(nèi)加速度a2＝的，因此粒子先加速1s再減速0.5s至速度減為零，接下來的0.5s粒子將反向加速，v－t圖象如圖所示，可知A錯誤；0～2s內(nèi)，帶電粒子的初速度為零，但末速度不為零，由動能定理可知，電場力所做的功不為零，B錯誤；v－t圖象中圖線與橫坐標(biāo)所圍圖形的面積表示物體的位移，由對稱性可看出，前4s內(nèi)粒子的位移不為零，所以帶電粒子不會回到原出發(fā)點，C錯誤；由圖象可知，2.5s和4s兩個時刻粒子的速度大小相等，方向相同，所以2.5～4s內(nèi)，速度的改變量等于零，D正確。 3．(2017福建拓榮一中、寧德高中第二次聯(lián)考)一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球從距離地面高h(yuǎn)處以一定初速度水平拋出。在距拋出點水平距離L處，有一根管口比小球直徑略大的豎直細(xì)管。管上口距地面，為使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方的整個區(qū)域加一個場強方向水平向左的勻強電場，如圖所示，求： (1)小球的初速度v0、電場強度E的大??； (2)小球落地時的動能Ek。 答案：(1)2L　　(2)mgh [解析]　(1)電場中運動的帶電小球，在水平方向上 v0＝q　 ① 豎直方向上＝　 ② 又v＝L　 ③ 聯(lián)立①②③式得v0＝2L，E＝ (2)從拋出到落地由動能定理得mgh－EqL＝Ek－mv， 小球落地時動能Ek＝＋mgh－EqL＝mgh 4．(2017山東濰坊期中)如圖甲所示，平行金屬板M、N水平放置，板右側(cè)有一豎直熒光屏，板長、板間距及豎直屏到板右端的距離均為l，M板左下方緊貼M板有一粒子源，以初速度v0水平向右持續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m，電荷量為＋q的粒子。已知板間電壓UMN隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示，其中U0＝，忽略粒子間相互作用和它們的重力，忽略兩板間電場對板右側(cè)的影響，熒光屏足夠大。 (1)計算說明，t＝0時刻射入板間的粒子打在屏上或N板上的位置； (2)求熒光屏上發(fā)光的長度。 答案：(1)粒子打在N極板中央　(2)5l [解析]　(1)t＝0時刻射入電場時，有q＝ma 粒子在0～時間內(nèi)，偏轉(zhuǎn)距離為y＝a()2 解得y＝4l 因y＝4l>l，故粒子打在N極板上 粒子在兩板間運動時間t1滿足l＝at，x＝v0t1 解得x＝，即粒子打在N極板中央 (2)在t＝時射入板間的粒子不偏轉(zhuǎn)，沿直線打到熒光屏上 在t＝T＝時射入的粒子，剛好從N極板右邊緣射出極板，此粒子打在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離最大，粒子的軌跡如圖所示 偏轉(zhuǎn)角α滿足tanα＝ vy＝at1＝4v0 解得tanα＝4 設(shè)出極板后勻速運動偏轉(zhuǎn)量為y′，＝tanα 熒光屏上發(fā)光長度為y＝l＋y′＝5l