2019高考物理三轮冲刺大题提分大题精做8带电粒子在电场中运动.docx

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1、大题精做八带电粒子在电场中运动1．如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，偏转电场板间距离L＝8cm，极板长为2L，下极板接地，偏转电场极板右端到荧光屏的距离也是2L，在两极板间接有一交变电压，电压变化周期T＝4s，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示，大量电子从偏转电场中央持续射入，穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的。(1)求电子进入偏转电场时的速度v0(用电子比荷、加速电压U0表示)；(2)在电势变化的每个周期内荧光屏会出现“黑屏”现象，即无电子击中屏幕，求每个周期内的“黑屏”时间有多长？(3)求荧光屏上有电子打到的区

2、间的长度。【解析】⑴根据题意可知，电子进入偏转电场时的速度即为电子出加速电场时的速度，根据动能定理有：eU0＝12mv02－0解得电子进入偏转电场时的速度为：v0＝2emU0⑵电子射出偏转电场后做匀速直线运动至荧光屏，由图甲可知，只要电子能射出偏转电场，即可打到荧光屏上，因此当电子在偏转电场中侧移量大于L/2时，电子将打在偏转电场的极板上，致使出现“黑屏”现象，设电子刚好能射出电场时的偏转电压为Um，则有：L2＝12•eUmmL•(2Lv0)2解得：Um＝0.5U0结合图乙可知，在偏转电压u＝0.8U0～0.5U0之间变化时，进入偏转电场的电子无法射出偏转电场打到光屏上，因此每个周期时间内荧光

3、屏出现“黑屏”的时间为t＝0.8-0.50.8+0.4T＝1s⑶设电子射出偏转电场时的侧移量为y，打在荧光屏上的位置到O的距离为Y，如图所示，由图中几何关系有：Yy＝L+2LL＝3当电子向上偏转时，在屏上出现的最大距离为：Y1＝3×L2＝12cm当电子向下偏转时，在屏上出现的最大距离为：Y2＝3×0.40.5×L2＝9.6cm所以荧光屏上有电子打到的区间的长度为：l＝Y1＋Y2＝21.6cm。2．如图所示，质量m＝1.0kg、电荷量q＝4×10－3C的带负电小球(可视为质点)用长度l＝0.8m的不可伸长的绝缘轻质细线悬吊在O点，过O点的竖直线右侧有竖直向下足够大的匀强电场，场强大小E＝5×10

4、3N/C。现将小球拉至A处，此时，细线与竖直方向成θ角。现由静止释放小球，在小球运动过程中细线始终未被拉断。已知cosθ＝，取重力加速度g＝10m/s2。(1)求小球第一次运动到最低点时的速度大小。(2)小球第一次进入电场时做什么运动？小球第一次离开电场时的速度多大？(结果可以保留根号)(3)求小球每次离开电场前瞬间细线对小球的拉力大小。【解析】(1)小球从A处运动到最低点的过程，由机械能守恒定律得：mgl(1－cosθ)＝mv02代入数据得v0＝2m/s(2)由于qE－mg＝10N>m＝5N，故小球先做类平抛运动，则有：x＝v0t，y＝at2，qE－mg＝ma(y－l)2＋x2＝l2联立并代

5、入数据得：t＝0.4s，x＝y＝0.8m即小球恰好处于水平位置时细线张紧，此时，小球的竖直分速度vy＝at＝4m/s细线张紧瞬间，小球水平分速度立即变为零，以竖直分速度作为初始速度做圆周运动，则由细线张紧位置到第一次离开电场时，由动能定理得：(qE－mg)l＝mv12－mvy2代入数据得：v1＝4m/s(3)小球第一次离开电场到运动到最低点过程中，由动能定理得：mg·2l＝mv1′2－mv12解得：v1′＝8m/s由于qE－mg＝10N

6、，…解得：vn2＝64(n－1)＋32，n＝1，2，3，…在最高点时，由牛顿第二定律得：F＋mg－qE＝m联立解得：F＝10(8n－3)(N)，n＝1，2，3，….1．静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示。A、B为两块平行金属板，间距d＝0.30m，两板间有方向由B指向A、电场强度E＝1.0×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m＝2.0×10－15kg，电荷量q＝－2.0×10－16C。喷出的初速度v0＝2.0m/s。油漆微粒最后都落在金属板B

7、上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。求：(1)微粒落在B板上的动能；(2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间；(3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积。【解析】(1)据动能定理，电场力对每个微粒做功W＝Ekt－Ek0＝qEd微粒打在B板上时的动能Ekt＝W＋Ek0＝qEd＋mv代入数据解得Ekt＝6.4×10－14J。(2)微粒初速度方向垂直于极板时，到达B板时间最短，