20xx年高考物理第九章第三課時(shí)電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)(編輯修改稿)
2025-03-15 03:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 塊長(zhǎng)3 cm的平行金屬板AB相距1 cm，并與300 V直流電源的兩極相連接，UA＜（m=91031 kg1019 C）,沿著垂直于電場(chǎng)線方向以2107 m/s的速度飛入，則：（1）電子能否飛離平行金屬板正對(duì)空間？（2）如果由A到B分布寬1 cm的電子帶通過(guò)此電場(chǎng)，能飛離電場(chǎng)的電子數(shù)占總數(shù)的百分之幾？解析：（1）當(dāng)電子沿AB兩板正中央以v0=2107 m/s的速度飛入電場(chǎng)時(shí)，若能飛出電場(chǎng)，則電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為在沿AB方向上，電子受電場(chǎng)力的作用，在AB方向上的位移為：y=at2②由①②③式得故粒子不能飛出電場(chǎng).(2)從（1）的求解可知，與B板相距為y的電子帶是不能飛出電場(chǎng)的，而能飛出電場(chǎng)的電子帶寬度為x=dy=（） cm= cm故能飛出電場(chǎng)的電子數(shù)占總電子數(shù)的百分比為答案：（1）不能（2）40%三、帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)技法講解一般提到的帶電粒子由于重力遠(yuǎn)小于它在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力，所以其重力往往忽略不計(jì)，但當(dāng)帶電物體（或粒子）的重力跟電場(chǎng)力大小相差不大時(shí)，就不能忽略重力的作用了，這樣的帶電粒子在電場(chǎng)中可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能做直線或曲線運(yùn)動(dòng)． 當(dāng)帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)處理，即應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式． 帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般根據(jù)力的獨(dú)立作用原理與運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)，利用正交分解法，將復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)互相正交的比較簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)求解，處理這種運(yùn)動(dòng)的基本思路與處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基本思路是類(lèi)似的.典例剖析例3有帶電平行板電容器豎直安放如圖所示，兩板間距d= mA=3 m/s速度水平向左射入一帶正電小球（知小球帶電荷量q=107 C，質(zhì)量m= g），經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)小球打在A點(diǎn)正下方的B處，求A、B間的距離sAB.(g取10 m/s2)解析：小球m在A處以vA水平放入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.對(duì)于這類(lèi)較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，中學(xué)中常用的處理方法是將其分解成兩個(gè)或幾個(gè)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)力的獨(dú)立作用原理及運(yùn)動(dòng)的互不相干性分別加以分析．考查豎直方向情況：小球無(wú)初速，只受重力mg，可看作是自由落體運(yùn)動(dòng)；考查水平方向情況：有初速vA，受恒定的電場(chǎng)力qE作用，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．小球的曲線運(yùn)動(dòng)由上述兩個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)疊加而成．由題可知：E=U/d=1 000/ V/m=104 V/m設(shè)球飛行時(shí)間為t,則在豎直方向上有sAB=gt2在水平方向上有所以sAB=gt2102 m.答案：sAB102 m第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練1. 下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，速度最大的是（）（Na+）解析：依據(jù)動(dòng)能定理可得：顯然比荷大的速度大，質(zhì)子、氘核、α粒子、鈉離子比荷分別為，顯然質(zhì)子的速度最大.答案：A2.讓質(zhì)子和氘核的混合物沿著與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，要使它們最后偏轉(zhuǎn)角相同，這些粒子必須具有相同的（）解析：0，：最后偏轉(zhuǎn)角的正切值為：，質(zhì)子和氘核的帶電量相同，所以當(dāng)動(dòng)能相等時(shí)，偏轉(zhuǎn)角相同.答案：B3.如圖a所示，為一只“極距變化型電容式傳感器”（）解析：根據(jù)平行板電容器電容公式可知，在僅移動(dòng)極板和定極板間距離即ε、S一定的條件下，C∝，C與d是反比例函數(shù)的關(guān)系，只有A項(xiàng)正確.答案：A4.如圖甲表示真空中水平放置的一對(duì)相距足夠大的平行金屬板，兩板之間加電壓后，各瞬間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，從t=0時(shí)刻起，在兩板間加上某種交變電壓，此時(shí)恰有一個(gè)質(zhì)子以水平初速沿著兩板之間的中心線射入電場(chǎng)，若不計(jì)重力，以向上方向?yàn)檎较?，則圖乙表示質(zhì)子在豎直方向的速度——（設(shè)上板帶正電時(shí)的電壓為正值）隨時(shí)間變化的圖象是圖中的（）答案：B5.
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