【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）I4带电粒子在电场中的非匀变速运动（含解析）.docVIP

i4 带电粒子在电场中的非匀变速运动【题文】（物理卷2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09）14. 如图所示，绝缘平板s放在水平地面上，s与水平面间的动摩擦因数=0.4两足够大的平行金属板p、q通过绝缘撑架相连，q板固定在平板s上，p、q间存在竖直向上的匀强电场，整个装置总质量m=0.48kg，p、q间距为d=1m，p板的中央有一小孔给装置某一初速度，装置向右运动现有一质量m=0.04kg、电量q=110-4c的小球，从离p板高h=1.25m处静止下落，恰好能进入孔内小球进入电场时，装置的速度为v1=5m/s小球进入电场后，恰能运动到q板且不与q板接触假设小球进入电场后，装置始终保持初始的运动方向，不计空气阻力，g取10m/s2求：（1）小球刚释放时，小球与小孔的水平距离x；（2）匀强电场的场强大小e；（3）小球从p板到q板的下落过程中，电势能的变化量；（4）当小球返回到p板时，装置的速度vt【知识点】 匀强电场中电势差和电场强度的关系；带电粒子在匀强电场中的运动i1 i4【答案解析】：（1）3m；（2）9103n/c（3）0.5j（4）1.2m/s 解析：（1）小球自由下落进入小孔用时t1=0.5s这段时间内装置在做匀减速运动，其加速度a1g4m/s2，小球与小孔的水平距离为xv1t1+a1t12=50.5+40523m（2）小球下落到q板时速度为零从最高点到最低点：ek=wg+w电mg（h+d）-qed=0解得e=9103n/c（3）总势能变化量：e电=qed=0.9j（4）小球在电场中的加速度a12.5m/s2，小球在电场中运动的时间t22小球进入电场后，装置的加速度a2当小球返回到p板时，装置的速度v=v1-a2t2=1.2m/s【思路点拨】（1）根据自由落体的位移时间公式求出小球释放到进入电场的时间，根据牛顿第二定律求出装置在水平面上匀减速运动的加速度大小，采用逆向思维，结合匀变速直线运动的位移时间公式求出小球与小孔间的水平距离（2）对小球释放到达最低点的过程运用动能定理求出电场强度的大小（3）根据重力势能的减小量和电势能的增加量求出总势能的变化量（4）根据牛顿第二定律，结合运动学公式求出小球在电场中运动的时间，根据牛顿第二定律求出装置的加速度，结合速度时间公式求出装置的速度解决本题的关键理清小球和装置的运动过程，结合牛顿第二定律、动能定理、运动学公式分析求解注意小球在电场中运动时，装置的加速度与小球不在电场中时装置的加速度不同【题文】（物理卷2015届天津一中高三上学期零月月考（2014.09）22. 如图所示，坐标系xoy在竖直平面内，x轴沿水平方向x0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为b1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为b2，电场强度大小为ex0的区域固定一与x轴成=30角的绝缘细杆一个带电小球a穿在细杆上匀速下滑过n点进入第三象限，在第三象限内做匀速圆周运动且垂直经过x轴上的q点已知q点到坐标原点o的距离为，重力加速度为g，b1= 、b2= 空气阻力忽略不计，求：（1）带电小球a的电性及其比荷；（2）带电小球a与绝缘细杆的动摩擦因数；（3）当带电小球a刚离开n点时，从y轴正半轴距原点o为h=的p点（图中未画出）以某一初速度平抛一个不带电的绝缘小球b，b球刚好运动到x轴与向上运动的a球相碰，则b球的初速度为多大？【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动 i4 k2 k4【答案解析】：（1）（2）；（3） 解析：（1）粒子在第3象限做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，故电场力向上，故粒子带正电，根据平衡条件，有：mg=qe解得：（2）带电小球在第3象限做匀速圆周运动，有：qb2vm由几何关系，有：r+rsin=解得：v=带电小球在杆上匀速运动时，根据平衡条件，有：mgsin=（qb1v-mgcos）解得：=（3）带电小球在第三象限内做匀速圆周运动，有：t=带电小球第一次在第二象限竖直上下运动的总时间为：t0=绝缘小球b平抛运动到x轴上的时间为：t=两球相碰，有：t= +n(t0+)解得：n=1设绝缘小球b平抛的初速度为v0，则：lv0t解得：v0=【思路点拨】（1）粒子在第3象限做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，根据平衡条件求解电场强度；（2）带电小球在第3象限做匀速圆周运动，画出轨迹，结合几何关系得到半径，然后结合牛顿第二定律求解速度；带电小球a穿在细杆上匀速下滑，受重力、支持力和洛伦兹力，三力平衡，根据共点力平衡条件并结合合成法列式求解；（3）绝缘小球b做平抛运动，根据平抛运动的分运动公式求解运动到x轴的时间；小球a在第3象限做圆周运动，第2象限做竖直上抛运动，分阶段求