(新高考)高考物理二轮复习大题优练5带电粒子在电场中运动(解析)

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(新高考)高考物理二轮复*大题优练5带电粒子在电场中运动(解析)

1、带电粒子在电场中运动大题优练5优选例题例1如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、三象限分布存在匀强电场E1、E2,电场E1的场强大小为103 V/m,方向与x轴负方向成60斜向下,电场E2的场强大小未知,方向与x轴正方向成30角斜向上,比荷为1.0105 C/kg的带正电粒子a从第三象限的P点由静止释放,粒子沿PO做匀加速直线运动,到达O点的速度为104 m/s,不计粒子的重力。(1)求P、O两点间的电势差;(2)粒子a进入电场E1时,在电场E1某位置由静止释放另外一个完全相同的带电粒子b,使两粒子在离开电场前相遇,若相遇时所需时间最长,求在电场E1中由静止释放的带电粒子b的初始位置坐标。【。

2、解析】(1)带电粒子a由P点运动到O点,根据动能定理有:qUmv02解得:UOP500 V。(2)粒子a在进入电场后做类平抛运动,设离开电场E1时到O点的距离为L,如图所示,则:Lcos 30v0t,Lsin 30由于两粒子完全相同,所以只需在带电粒子a进入电场E1时,在速度方向的直线OM上任一点释放粒子b,可保证两者离开电场前碰撞。若相遇时所需时间最长,则在M点由静止释放带电粒子b即可,则有OMLcos 30故M的横坐标为xMOMcos 30,M的纵坐标为yMOMsin 30联立解得:xM m,m即在电场E1中由静止释放带电粒子b的位置坐标为( m,m)。例2在足够大的竖直匀强电场中,有一条。

3、与电场线平行的直线,如图中的虚线所示。直线上有两个小球A和B,质量均为m。电荷量为q的A球恰好静止,电荷量为2.5q的B球在A球正下方,相距为L。由静止释放B球,B球沿着直线运动并与A球发生正碰,碰撞时间极短,碰撞中A、B两球的总动能无损失。设在每次碰撞过程中A、B两球间均无电荷量转移,且不考虑两球间的库仑力和万有引力,重力加速度用g表示。求:(1)匀强电场的电场强度大小E;(2)第一次碰撞后,A、B两球的速度大小vA、vB;(3)在以后A、B两球不断地再次碰撞的时间间隔会相等吗?如果相等,请计算该时间间隔T;如果不相等,请说明理由。【解析】(1)由题意可知,带电量为q的A球在重力和电场力的作。

4、用下恰好静止,则qEmg可得匀强电场的电场强度大小E(2)由静止释放B球,B球将在重力和电场力的作用下向上运动,设与A球碰撞前瞬间速度为v1,由动能定理得:(2.5qEmg)Lmv12 解得:v1A、B两球碰撞时间很短,且无动能损失,由动量守恒和动能守恒得:mv1mvAmvB mv12mvA2mvB2 联立解得:vAv1,vB0。(3)设B球在复合场中运动的加速度为a,A、B两球第一次碰撞后,A球开始向上以速度v1做匀速直线运动,B球又开始向上做初速度为零的匀加速直线运动,设到第二次碰撞前的时间间隔是t1,则:v1t1at12 解得:t1碰撞过程满足动量守恒且无动能损失,故每次碰撞之后两球都交。

5、换速度,第二次碰撞后,A球向上做匀速直线运动,速度为at12v1,B球向上做初速度为v1的匀加速直线运动。设到第三次碰撞前的时间间隔是t2,则有:2v1t2v1t2at22 解得:t2t1 以此类推,每次碰撞时间间隔相等,该时间间隔为T根据牛顿第二定律:2.5qEmgma解得:T。模拟优练1如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中,存在竖直向下的匀强电场,电场强度大小为4E0虚线是电场的理想边界线,虚线右端与x轴的交点为A,A点坐标为(L,0),虚线x轴所围成的空间内没有电场;在第二象限存在水平向右的匀强电场,电场强度大小为E0,M(L,L)和N(L,0)两点的连线上有一个产生粒子的发生器装置。

6、,产生质量均为m,电荷量均为q静止的带正电的粒子,不计粒子的重力和粒子之间的相互作用,且整个装置处于真空中。(1)若粒子从M点由静止开始运动,进入第一象限后始终在电场中运动并恰好到达A点,求这个过程中该粒子运动的时间及到达A点的速度大小;(2)若从MN线上M点下方由静止发出的所有粒子,在第二象限的电场加速后,经第一象限的电场偏转穿过虚线边界后都能到达A点,求此边界(图中虚线)方程。【解析】(1)粒子在第二象限的电场中匀加速的时间:L12E0qmt12得时间:t12LmE0q到y轴的速度:v1E0qmt12LE0qm在第一象限做类平抛运动,水平:Lv1t2;得:t2mL2E0q竖直:vy4E0qmt222LE0qm这个过程中该。

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