高考物理 电场精讲精练 带电体在电场中的直线运动.doc

带电体在电场中的直线运动带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力例题1 如图所示，在a点固定一正电荷，电荷量为q，在离a高度为h的c处由静止释放某带同种电荷的液珠，开始运动瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g.已知静电力常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力求：(1)液珠的比荷；(2)液珠速度最大时离a点的距离h；(3)若已知在点电荷q的电场中，某点的电势可表示成，其中r为该点到q的距离(选无限远的电势为零)求液珠能到达的最高点b离a点的高度rb.解析(1)设液珠带电量为q，质量为m，由题意知，当液珠在c点时，由牛顿第二定律知kmgma又因为ag解得(2)当液珠速度最大时，其所受合力为零，则kmg解得hh(3)设bc间的电势差大小为ucb，由题意得ucbcb对液珠由释放处至液珠到达最高点(速度为零)的全过程应用动能定理得qucbmg(rbh)0又由(1)得联立以上各式解得rb2h答案(1)(2)h(3)2h带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法例题2. 如图所示，板长l4 cm的平行板电容器，板间距离d3 cm，板与水平线夹角37，两板所加电压为u100 v有一带负电液滴，带电荷量为q31010c，以v01 m/s的水平速度自a板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从b板边缘水平飞出(取g10 m/s2，sin 0.6，cos 0.8)求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度解析：(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示，可得qecos mge解得m代入数据得m8108 kg (2)因液滴沿水平方向运动，所以重力做功为零对液滴由动能定理得qumv2mv解得v 所以v m/s答案：(1)8108 kg(2) m/s例题3 中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极质子从k点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变设质子进入漂移管b时速度为8106 m/s，进入漂移管e时速度为1107m/s，电源频率为1107 hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的.质子的荷质比取1108 c/kg.求：(1)漂移管b的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压解析： (1)设质子进入漂移管b的速度为vb，电源频率、周期分别为f、t，漂移管b的长度为l，则tlvb联立式并代入数据得l0.4 m(2)设质子进入漂移管e的速度为ve，相邻漂移管间的加速电压为u，电场力对质子所做的功为w.质子从漂移管b运动到漂移管e电场力做功w，质子的电荷量为q、质量为m，则wquw3wwmvmv联立式并代入数据得u6104 v答案：(1)0.4 m(2)6104v过关检测1如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为c，极板间距离为d，上极板正中有一小孔质量为m、电荷量为q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)求： (1)小球到达小孔处的速度；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间解析：(1)由v22gh得v(2)在极板间带电小球受重力和电场力，有mgqema0v22ad得euedqcu得q(3)由hgt0vat2tt1t2综合可得t答案：见解析2(多选)如图所示，在真空中a、b两块平行金属板竖直放置并接入电路调节滑动变阻器，使a、b两板间的电压为u时，一质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0从a板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从a、b两板的中点处沿原路返回(不计重力)，则下列说法正确的是()a使初速度变为2v0时，带电粒子恰能到达b板b使初速度变为2v0时，带电粒子将从b板中心小孔射出c使初速度v0和电压u都增加为原来的2倍时，带电粒子恰能到达b板d使初速度v0和电压u都增加为原来的2倍时，带电粒子将从b板中心小孔射出解析：选bc.设带电粒子进入电场中的位移为x，根据动能定理得：qex0mv，又e得x，由此可知，要使带电粒子进入电场后恰能到达b板处，x变为原来的2倍，采取的方法有：使带电粒子的初速度变为v0；或使a、b两板间的电压变为u；或使初速度v0和电压u都增加到原来的2倍，故b、c正确，a、d错误3. (多选)如图所示为匀强电场的电场强度e随时间t变化的图象当t0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是()a带电粒子将始终向同一个方向运动b2 s末带电粒子回到原出发点c3 s末带电粒子的速度为零d03 s内，电场力做的总功为零解析：选cd.设第1 s内粒子的加速度为a1，第2 s内的