(江苏专用)2019高考物理一轮复习 第七章 静电场 课时56 带电粒子在电场中的加速和偏转加练半小时.docx

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资源描述
56 带电粒子在电场中的加速和偏转方法点拨(1)带电粒子在匀强电场中做直线运动时,一般用牛顿第二定律与运动学公式结合处理或用动能定理处理(2)在匀强电场中做类平抛运动时一般从分解的角度处理(3)注意带电粒子重力能否忽略1电子束焊接机中的电场线如图1中虚线所示K为阴极,A为阳极,两极之间的距离为d,在两极之间加上高压U,有一电子在K极由静止被加速不考虑电子重力,元电荷为e,则下列说法正确的是()图1AA、K之间的电场强度为B电子到达A极板时的动能大于eUC由K到A电子的电势能减小了eUD由K沿直线到A电势逐渐减小2(多选)(2017四川资阳4月模拟)如图2所示,质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度同时沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,M从两极板正中央射入,N从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点不计带电粒子重力和带电粒子间的相互作用,则从开始射入到打在上极板的过程中()图2A它们运动的时间tNtMB它们电势能减少量之比EMEN12C它们的动能增加量之比EkMEkN12D它们所带的电荷量之比qMqN123(2017山东师范大学附中第三次模拟)如图3所示,有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹落到B板中间设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次的电压之比为()图3AU1U218 BU1U214CU1U212 DU1U2114(2017广东汕头质量检测)一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b,从电容器边缘的P点(如图4)以相同的水平速度射入两平行板之间测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为12.若不计重力,则a和b的比荷之比是()图4A41 B21 C11 D125(2017安徽马鞍山第一次模拟)如图5所示,虚线表示匀强电场的等势线,间距均为d,一质量为m、电荷量大小为q的粒子(不计重力),从A点以与等势线成角的速度v0射入,到达B点时,速度方向恰与等势线平行,则()图5A粒子一定带正电B电场中A点的电势一定高于B点电势C匀强电场的电场强度大小为D粒子在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能6(2018河南省八校第二次测评)如图6,半径为R的圆环处在匀强电场E中,圆环平面与电场方向平行,直径ab与电场线垂直;一带电粒子以速度v0从a点沿ab方向射入电场,粒子打在圆环上的c点;已知c点与ab的距离为,不计粒子重力,求带电粒子的比荷. 图67.(2018四川泸州一检)如图7所示,竖直平行正对放置的带电金属板A、B,B板中心的小孔正好位于平面直角坐标系xOy的O点;y轴沿竖直方向;在x0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E103 V/m;比荷为1.0105 C/kg的带正电的粒子P从A板中心O处静止释放,其运动轨迹恰好经过M(,1)点;粒子P的重力不计,试求:图7(1)金属板A、B之间的电势差UAB;(2)若在粒子P经过O点的同时,在y轴右侧匀强电场中某点由静止释放另一带电微粒Q,使P、Q恰能运动中相碰;假设Q的质量是P的2倍、带电情况与P相同;Q的重力及P、Q之间的相互作用力均忽略不计;求粒子Q所有释放点的集合8(2017湖北孝感第一次统考)在xOy直角坐标系中,三个边长都为2 m的正方形如图8所示排列,第象限正方形区域ABOC中有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E0,在第象限正方形COED的对角线CE左侧CED区域内有竖直向下的匀强电场,三角形OEC区域内无电场,正方形DENM区域内无电场现有一带电荷量为q、质量为m的带电粒子(重力不计)从AB边上的A点由静止释放,恰好能通过E点图8(1)求CED区域内的匀强电场的电场强度的大小E1;(2)保持(1)问中电场强度不变,若在正方形ABOC中某些点静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有粒子都经过E点,则释放点的坐标值x、y间应满足什么关系;(3)若CDE区域内的电场强度大小变为E2E0,方向不变,其他条件都不变,则在正方形区域ABOC中某些点静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有粒子都经过N点,则释放点的坐标值x、y间又应满足什么关系答案精析1CA、K之间的电场为非匀强电场,A、K之间的电场强度不是,选项A错误;由动能定理,电子到达A极板时的动能EkeU,选项B错误;电子由K到A的过程电场力做正功,电子的电势能减小了eU,选项C正确;沿电场线方向电势降低,则由K沿直线到A电势逐渐升高,选项D错误2AD3A据题意,粒子在偏转电场中做类平抛运动,即粒子在水平方向做匀速直线运动,则:xvt,在竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动,则:yat2,偏转电压为U,则偏转电压之比为:()2,故A选项正确4A5.C6见解析解析沿ab方向与电场强度方向建立xOy直角坐标系,设粒子从a到c所需时间为t,则:xv0tyat2由牛顿第二定律得qEma由题意可知:yR;x(1)R联立解得:7(1)1 000 V(2)yx2,其中x0解析(1)设粒子P的质量为m、带电荷量为q,从O点进入匀强电场时的速度大小为v0;由题意可知,粒子P在y轴右侧匀强电场中做类平抛运动;设从O点运动到M(,1)点所用时间为t0,由类平抛运动可得:xv0t0,yt02解得:v0104 m/s在金属板A、B之间,由动能定理:qUABmv02解得:UAB1 000 V(2)设P、Q在右侧电场中运动的加速度分别为a1、a2;Q粒子从N(x,y)点释放后,经时间t与粒子P相碰;由牛顿运动定律及类平抛运动的规律和几何关系可得对于P:Eqma1对于Q:Eq2ma2xv0ta1t2ya2t2解得:yx2,其中x0即粒子Q释放点N(x,y)坐标满足的方程为yx2,其中x08(1)4E0(2)yx(3)y3x4解析(1)设带电粒子出第象限电场时的速度为v,在第象限电场中加速运动时,根据动能定理得E0qLmv2,其中L2 m要使带电粒子通过E点,在第象限电场中偏转时,竖直方向位移为y0,设水平方向位移为x0,则y0()2,因CEO45,即x0y02 m,解得E14E0.(2)设释放点的坐标为(x,y),带电粒子出第象限电场时的速度为v1,在第象限电场中加速运动时,根据动能定理得E0qxmv12,要使带电粒子过E点,在第象限电场中偏转时,竖直方向位移为y,水平方向位移也为y,则y()2,解得yx.(3)如图所示为其中一条轨迹图,带电粒子从DE出电场时与DE交于Q.进入CDE区域的电场后,初速度延长线与DE交于G,出电场时速度的反向延长线与初速度延长线交于P点,设在第象限释放点的坐标为(x,y)由图可知,在CDE区域中带电粒子的水平位移为y,设偏转位移为y,则y()2,而,其中GP,NE2 m,在第象限加速过程中,E0qxmv22,解得y3x4.
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