浠水复读中心物理电磁场复习专题(教师)电场
湖北省黄冈市浠水县实验高中物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习
湖北省黄冈市浠水县实验高中物理静电场及其应用精选测试卷专题练习一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷,且关于坐标原点O对称。
某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线(x轴)上必定有两个场强最强的点A、'A,该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论,你认为其中正确的是()A.若两个点电荷的位置不变,但电荷量加倍,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置B.如图(1),若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置C.如图(2),若在yoz平面内固定一个均匀带正电圆环,圆环的圆心在原点O。
直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置D.如图(3),若在yoz平面内固定一个均匀带正电薄圆板,圆板的圆心在原点O,直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.可以将每个点电荷(2q)看作放在同一位置的两个相同的点电荷(q),既然上下两个点电荷(q)的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A'两位置,两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A'两位置,选项A正确;B.由对称性可知,保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置,选项B正确;C.由AB可知,在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置,或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数,在x轴上场强最大的点都在A、A'两位置,那么把带电圆环等分成一些小段,则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A'两位置,所有这些小段对称叠加的结果,合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A'两位置,选项C正确;D.如同C选项,将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块,除了最外一圈上关于O点对称的小段间距还是和原来一样外,靠内的对称小块间距都小于原来的值,这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A'两位置,则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A'两位置,选项D错误。
高中物理电场与磁场知识点
高中物理电场与磁场知识点高中物理中的电场与磁场,那可真是让我又爱又恨!想当年,为了搞清楚这些知识点,我可是费了好大一番功夫。
先来说说电场。
电场这玩意儿,看不见摸不着,却有着神奇的力量。
就好比有个神秘的魔法师,在空间中施了魔法,让电荷们有了各种奇妙的表现。
比如库仑定律,描述两个点电荷之间的相互作用力。
当时老师在黑板上写公式,F = k q1 q2 / r²,我就在想,这几个字母凑一块,咋就能算出力的大小呢?后来做了好多题目,才慢慢理解其中的奥妙。
还记得有一次做实验,探究平行板电容器的电容。
那两块平行的金属板,接上电源,然后测量电荷量和电压的变化。
我瞪大眼睛,紧紧盯着电表的指针,心里那个紧张啊,生怕自己读错了数。
结果手一抖,还真读错了一个,被同组的小伙伴笑话了好久。
再说说电场强度 E ,它就像是电场这个魔法师的魔力强度指标。
电场线的疏密程度代表着电场强度的大小,想象一下,那些电场线密密麻麻的地方,电场的力量就强大得很呢。
说到磁场,那更是有趣。
磁场就像是个看不见的大迷宫,磁力线在里面弯弯绕绕。
安培定则,也就是右手螺旋定则,判断电流产生的磁场方向。
我一开始总是用错手,不是右手搞成左手,就是手指绕错方向。
有一次考试,就因为这个,丢了好多分,回家被老妈唠叨了半天。
还有那个洛伦兹力,带电粒子在磁场中运动时受到的力。
我就想象着一个个小粒子在磁场里像调皮的孩子,被磁场这个“大人”拽着改变方向。
有一次做物理题,是关于电子在磁场中做圆周运动的,我算了半天,算出的半径总是不对。
后来才发现,自己把速度的方向搞错了,真是哭笑不得。
电磁感应现象也是个神奇的存在。
闭合回路中的磁通量发生变化,就会产生感应电流。
记得有一次,老师拿着一个线圈,在磁铁旁边快速移动,小灯泡突然就亮了起来。
那一刻,我真切感受到了电磁感应的神奇,眼睛都亮了。
学习电场与磁场的过程中,我也犯过不少迷糊。
有时候做练习题,一道题能琢磨半天,草稿纸用了一张又一张,还是没搞明白。
9-1电场力的性质
第九章 电场9-1 电场力的性质 浠水一中 陈 智1.在电场中某点放入电量为q 的试探电荷时,测得该点电场强度为E ,若在该点放入电量为 q /= –2q 的试探电荷时测得电场强度为E / ,下面说法正确的是A.E /=-EB.E /= 2EC.E /=-E /2D.E /= E2. 如图9-1-1所示,在a 、b 两点上放置两个点电荷,它们的电荷量分别为q 1、q 2,MN 是连接两点的直线,P 是直线上的一点,下列哪种情况下P 点的场强可能为零A. q 1、q 2都是正电荷,且q 1>q 2B. q 1是正电荷,q 2是负电荷,且q 1<∣q 2∣C. q 1是负电荷,q 2是正电荷,且∣q 1∣>q 2D. q 1、q 2都是负电荷,且∣q 1∣<∣q 2∣3. 如图9-1-2是电场中某区域的电场线分布图,a 、b 是电场中的两点,这两点比较A.b 点的电场强度较大B.a 点的电场强度较大C.同一正点电荷放在a 点所受的电场力比放在 b 点时受到的电场力大D.同一负点电荷放在a 点所受的电场力比放在b 点时受到的电场力小4.如图9-1-3所示,把一带正电小球a 放在光滑绝缘斜面上,欲使球a 能静止在斜面上,需在MN 间放一带电小球b ,则b 应:A .带负电,放在A 点B .带正电,放在B 点C .带负电,放在C 点D .带正电,放在C 点5. 如图9―1―4所示,在沿水平方向的匀强电场中有a 、b 两点,已知a 、b 两点在同一竖直平面内,但不在同一电场线上.一个带电小球在重力和电场力作用下由a 点运动到b 点,在这一运动过程中,以下判断正确的是A.带电小球的速度可能保持不变B.带电小球运动的轨迹一定是直线C.带电小球做的一定是匀变速运动D.带电小球在a 点的速度可能为零6. 如图9-1-5所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。
两个带有同种电荷的小球A 、B 分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直面内,若用图示方向的水平推力F 作用于小球,则两球静止于图示位置,如果将小球B 向左推动少许,待两球重新达到平衡时,则A.推力F 将增大;两小球间距离将增大B.推力F 将增大;两小球间距离将减小C.推力F 将减小;两小球间距离将减小 P M 图9-1-1图9-1-5图9-1-2图9-1-3 图9-1-4D.推力F 将减小;两小球间距离将增大7. ab 是长为L 的均匀带电细杆,P 1和P 2是位于ab 所在直线上两点,位置如图9-1-6所示。
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理质谱仪和磁流体发电机压轴题易错题
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理质谱仪和磁流体发电机压轴题易错题一、高中物理解题方法:质谱仪和磁流体发电机1.如图所示为质谱仪的构造原理图,它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。
现让待测的不同带电粒子经加速电场后进入速度选择器,速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场(图中未画出),磁感应强度为B ,电场强度为E 。
金属板靠近平板S ,在平板S 上有可让粒子通过的狭缝P ,带电粒子经过速度选择器后,立即从P 点沿垂直平板S 且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为B 0、并以平板S 为边界的有界匀强磁场中,在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上,底片厚度可忽略不计,且与平板S 重合。
根据粒子打在底片上的位置,便可以对它的比荷(电荷量与质量之比)情况进行分析。
在下面的讨论中,磁感应强度为B 0的匀强磁场区域足够大,空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。
(1)带电粒子通过狭缝P 时的速度大小v ;(2)不同的带电粒子经加速电场加速后可获得不同的速率,这些粒子进入速度选择器后,要想使通过狭缝P 的带电粒子速度大一些,应怎样调整速度选择器的电场强度E 和磁感应强度B 的大小;(3)若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子(1H 和2H ),它们分别打在照相底片上相距为d 1的两点;若用这个质谱仪相同条件下再分别观测碳的两种同位素离子(12C 和14C ),它们分别打在照相底片上相距为d 2的两点。
请通过计算说明,d 1与d 2的大小关系;(4)若氢的两种同位素离子(所带电荷量为e )的质量分别为m 1和m 2,且已知m 1>m 2,它们同时从加速电场射出。
试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片,并求出它们到达照相底片上的时间差Δt 。
【答案】(1)v=E/B (2)减小B 或增大E (3)d 1大于d 2(4)m 2先到达,Δt =120π()m m eB -【解析】 【详解】(1)粒子通过狭缝时满足:evB =Ee即E v B=(2)根据Ev B=可知,要想提高通过狭缝P 的粒子的速度,可增大E 或者减小B ; (3)设1H 和2H 的质量分别为m 和2m ,带电量均为q ;12C 和14C 的质量分别为12m 和14m ,带电量均为12q ;粒子进入磁场时的速度是相同的,根据mvr qB=,则 21100022()H H m v m v mvd qB qB qB =-= 141220002()12123C C m v m v mvd qB qB qB =-=即d 1大于d 2(4)两种粒子在射出速度选择器时的速度是相同的,则在速度选择器中的时间相同,根据2mT qBπ=可得两种粒子在磁场中的周期分别为 1102m T eB π=2202m T eB π=两种离子在磁场中均运动半个周期,因m 1>m 2,可知T 1>T 2,则11221122t T t T =>= ,则m 2先到达;时间差为:1212120π()1()2m m t t t T T eB -∆=-=-=2.如图所示,两平行金属板间电势差为U ,板间电场可视为匀强电场,金属板下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场.带电量为+q 、质量为m 的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动.忽略重力的影响,求: (1)粒子从电场射出时速度v 的大小; (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R .【答案】(1)2Uqm(2)12mU B q【解析】 【详解】(1)设带电粒子射出电场时的速度为v ,由动能定理可得:212qU mv =解得粒子射出速度2qUv m=(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得:2v qvB m R=可得带电粒子圆周运动的半径212mv m Uq mU R qB qB m B q===3.一束硼离子以不同的初速度,沿水平方向经过速度选择器,从O 点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域,分两束垂直打在O 点正下方的离子探测板上P 1和P 2点,测得OP 1:OP 2=2:3,如图甲所示.速度选择器中匀强电场的电场强度为E ,匀强磁场的磁感应强度为B 1,偏转磁场的磁感应强度为B 2.若撤去探测板,在O 点右侧的磁场区域中放置云雾室,离子运动轨迹如图乙所示.设离子在云雾室中运动时受到的阻力F f =kq ,式中k 为常数,q 为离子的电荷量.不计离子重力.求(1)硼离子从O 点射出时的速度大小; (2)两束硼离子的电荷量之比;(3)两种硼离子在云雾室里运动的路程之比. 【答案】(1)1Ev B =;(2)3:2;(3)2:3. 【解析】 【分析】 【详解】只有竖直方向受力平衡的离子,才能沿水平方向运动离开速度选择器由电场力公式F 电=qE洛伦兹力公式F 洛=qvB 1则有F 电=F 洛综合以上可得1E v B =(2)设到达P 1点离子的电荷量为q 1,到达P 2点离子的电荷量为q 2,进入磁场后,根据牛顿第二定律,则有22v qvB m r=解得2mvr qB =根据题意有1223r r = 考虑到进入偏转磁场的硼离子的质量相同、速度相同,得122132q r q r == (3)设电荷量为q 1离子运动路程为s 1,电荷量为q 2离子运动路程为s 2,在云雾室内受到的阻力始终与速度方向相反,做负功,洛伦兹力不做功,有W =﹣F f s =△E K且F f =kq得122123s q s q ==4.质谱仪是研究同位素的重要仪器,如图所示为质谱仪原理示意图。
最新-黄冈市浠水县高考复读中心12月理综训练物理部分 精品
十月理综物理部分14.如图所示,用两根细线把A 、B 两小球悬挂在天花板上的同一点O ,并用第三根细线连接A 、B 两小球,然后用某个力F 作用在小球A 上,使三根细线均处于直线状态,且OB 细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态。
则该力可能为图中的( ) A F 1 B F 2 C F 3 D F 415.两辆游戏赛车a 、b 在两条平行的直车道上行驶。
0=t 时两车都在同一计时线处,此时比赛开始。
它们在四次比赛中的t v -图如图所示。
哪些图对应的比赛中,有一辆赛车追上了另一辆(AC )16.如图所示,在水平的光滑平板上的O 点固定一根长为l 0的劲度系数为k 的轻弹簧,在弹簧的自由端连接一个质量为m的小球(可视质点)。
若弹簧始终处在弹性范围内,不计空气阻力,今将平板以O 为转轴逆时针缓慢转动,直至平板变为竖直状态,则在此过程中A .球的高度不断增大B .若弹簧的原长l 0一定,则球的质量足够大时,总可以使球的高度先增大后减小C .若球的质量m 一定,则弹簧的原长l 0足够小时,总能使球的高度先增大后减小D .球的高度变化情况仅与球的质量m 有关,而与弹簧的原长l 0无关。
17.民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驶的马背上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。
假设运动员骑马奔驰的速度为v 1,运动员静止时射出的弓箭速度为v 2,直线跑道离固定目标的最近距离为d ,要想在最短的时间内射中目标,则运动员放箭处离目标的距离应该为A .21222v v dv - B .22221v v v d + C .21v dv D .12v dv 18.如图所示,PQS 是固定于竖直平面内的光滑的14圆周轨道,圆心O 在S 的正上方。
在O 和P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ,从同一时刻开始,a 自由下落,b 沿圆弧下滑。
一下说法正确的是A 、a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等B 、a 与b 同时到达S ,它们在S 点的动量不相等C 、a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量相等D 、b 比a 先到达S ,它们在S 点的动量相等19.质量为m 的小物块,在与水平方向成α角的恒力F 作用下,沿光滑水平面运动。
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理带电粒子在磁场中的运动压轴题易错题
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理带电粒子在磁场中的运动压轴题易错题一、带电粒子在磁场中的运动压轴题1.如图所示,一质量为m 、电荷量为+q 的粒子从竖直虚线上的P 点以初速度v 0水平向左射出,在下列不同情形下,粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的A 点.巳知P 、A 两点连线长度为l ,连线与虚线的夹角为α=37°,不计粒子的重力,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场,求磁感应强度的大小B 1;(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷,粒子恰能绕该负点电荷做圆周运动,求该负点电荷的电荷量Q (已知静电力常量为是);(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场,右侧空间存在竖直向上的匀强电场,粒子从P 点到A 点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等,求磁场的磁感应强度的大小B 2和匀强电场的电场强度大小E .【答案】(1)0152mv B ql = (2)2058mv l Q kq = (3)0253mv B ql π= 220(23)9mv E qlππ-=【解析】 【分析】 【详解】(1)粒子从P 到A 的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,设半径为r 1 由几何关系得112cos 25r l l α== 由洛伦兹力提供向心力可得2011v qv B m r =解得:0 152mv Bql=(2)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子绕负点电荷Q做匀速圆周运动,设半径为r2由几何关系得252cos8lr lα==由库仑力提供向心力得2222vQqk mr r=解得:258mv lQkq=(3)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,在电场中做类平抛运动粒子在电场中的运动时间00sin35l ltv vα==根据题意得,粒子在磁场中运动时间也为t,则2Tt=又22mTqBπ=解得0253mvBqlπ=设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,则v t rπ=解得:35l r π=粒子在电场中沿虚线方向做匀变速直线运动,21cos 22qE l r t mα-=⋅ 解得:220(23)9mv E qlππ-=2.如图所示,在一直角坐标系xoy 平面内有圆形区域,圆心在x 轴负半轴上,P 、Q 是圆上的两点,坐标分别为P (-8L ,0),Q (-3L ,0)。
湖北省黄冈市浠水高考复读中心物理二轮复习之力学
湖北省黄冈市浠水高考复读中心二轮复习之力学命题人:王新进一、不定选择题:1、如图所示,物块A 、B 叠放在粗糙的水平桌面上,水平外力F 作用在B 上,使A 、B 一起沿水平桌面向右加速运动。
设A 、B 之间的摩擦力f 1,B 与水平桌面间的摩擦力为f 2,若水平外力F 逐渐增大,但A 、B 仍保持相对静止,则摩擦力f 1和f 2,的大小A. f 1不变、f 2变大B. f 1变大、f 2不变C. f 1和f 2都变大D. f 1和f 2都不变2、如图所示的装置,用两根细绳拉住一个小球,两细绳间的夹角为θ,细绳AC呈水平状态,现将整个装置在纸面内侧时针缓慢转动,共转过90°。
在转过的过程中,CA 绳中的拉力F 1和CB 绳中的拉力F 2的大小发生变化,即A. F 1先变小后变大B. F 1先变大后变小C. F 2逐渐减小D. F 2最后减小到零3、历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”(现称“另类匀变速直线运动”),“另类加速度”定义为A =sv v t 0-,其中v 0和v t 分别表示某段位移s 内的初速度和末速度。
A>0,表示物体做加速运动,A<0表示物体做减速运动。
而现代物理学中加速度的定义式为a =t v v t 0-,下列说法中正确的是 A 若A 不变,则a 也不变B 若A>0且保持不变,则a 逐渐变大C 若A 不变,物体在中间位置处的速度为20v v t + D 若A 不变,则物体在中间位置处的速度为2220v v t + 4、如图所示,小车上物体的质量m =8kg ,它被一根在水平方向上拉伸了的弹簧拉住而静止在小车上,这时弹簧的弹力为6N ,现沿水平向右的方向对小车施一作用力,使小车由静止开始运动起来,运动中加速度由零逐渐增大到1m/s 2,然后以1m/s 2的加速度做匀加速直线运动,以下说法中错误的是 A.物体与小车始终保持相对静止,弹簧对物体的作用力始终没有发生变化B.物体受到的摩擦力先减小、后增大,先向左、后向右C.当小车的加速度(向右)为0.75m/s 2时,物体不受摩擦力作用D.小车以1m/s 2的加速度向右做匀加速度直线运动时,物体受到的摩擦力为8N5、来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I 的细柱形质子流,已知质子源与靶间的距离为d ,质子电荷量为e ,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,质子达靶时的速度为u ,则质子源与靶间质子数为A.eu IdB.eu Id 2C.u IdD.uId 2 6、如图物体原来静止在水平面上,用一水平力F 拉物体,在F 从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做加速运动,其加速度a 随外力F 变化的图(b )中所示标出的数据可计算出A.物体的质量B.物体与水平面间滑动摩擦力C.物体与水平面间的最大静摩擦力D.在F 为14N 时,物体的速度大小7、如图所示,坚直放置在水平上的轻弹簧上叠放着两物块A 、B ,A 、B 的质均为2kg ,它们处于静止状态,若突然将一个大小为10N ,方向坚直向下的力施加在物块A 上,则此瞬间,A 对B 压力的大小为(取g =10m/s 2)。
电场线的方向
P
A B
D.极板带电荷量将减少
四、本章习题审题注意事项
1、带电粒子电性:
2. (单)如图所示,实线为点电荷形成电场中的三条电场
线,某一带电粒子运动轨迹如图虚线所示。则下面判断
正确的是 ( A ) A.该带电粒子带负电 B.a点的电场强度比b点的大 C.a点的电势比b点的高
D.该粒子在b点的电势能比在a点大
3. 下述说法正确的是( A ) A.在同一等势面上移动电荷,电场力不作功 B.等势面上各点场强大小一定相等
8、题目考查的问题: 力和运动问题还是功和能关系问题
例3.如图所示,AB是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速度为 零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速 度随时间变化的规律如图所示。比较A,B两点电势的高低和场强 的大小,下列说法中正确的是
A.φA>φB,EA>EB
C.φA<φB,EA>EB
例3.如图所示,AB是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速度为 零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速 度随时间变化的规律如图所示。比较A,B两点电势的高低和场强 的大小,下列说法中正确的是( A.φA>φB,EA>EB C.φA<φB,EA>EB
C)
B . φA > φB , E A < E B D . φA < φB , E A < E B
C.粒子在电场中的加速度不变 D.粒子在电场中的电势能先减少后增大
湖北省黄冈市浠水高考复读中心高考物理二轮复习动量能量训练卷
湖北省黄冈市浠水高考复读中心高考物理二轮复习动量能量训练卷一、不定选择题:1、若合力对某一物体做的功不为零,则下列说法正确的是( )A 、该物体的动能必定变化B 、该物体的机械能必定变化C 、该物体的动量必定变化D 、合力对该物体的冲量必不为零2、在粗糙的水平地面上运动的物体,从a 点开始受到一个水平恒力F 的作用沿直线运动到b 点,已知物体在b 点的速度与在a 点的速度大小相等,则从a 到b( )A .F 方向始终与物体受到的摩擦力方向相反B .F 与摩擦力对物体做的总功一定为零C .F 与摩擦力对物体的总冲量一定为零D .物体不一定做匀速运动 3、质量分别为m 1、m 2的物体,分别受到不同的恒力F 1、F 2的作用,由静止开始运动( )A .若在相同位移内它们动量变化相同,则F 1/F 2=m 2/m 1B .若在相同位移内它们动量变化相同,则F 1/F 2=12m mC .若在相同时间内它们动能变化相同,则F 1/F 2=m 2/m 1D .若在相同时间内它们动能变化相同,则F 1/F 2=12m m4、如图所示,一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v 匀速运动,现将质量为m 的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的P 处,已知物体m 和木板之间的动摩擦因数为 ,为保持木板的速度不变,从物体m 放到木板上到它相对木板静止的过程中,对木板施一水平向右的作用力F ,力F 要对木板做功,做功的数值为A.4/2mvB. 2/2mv C . 2mv D. 22mv 5、如图所示,半径为R ,质量为M ,内表面光滑的半球物体放在光滑的水平面上,左端紧靠着墙壁,一个质量为m 的物块从半球形物体的顶端的a 点无初速释放,图中b 点为半球的最低点,c 点为半球另一侧与a 同高的顶点,关于物块M 和m 的运动,下列说法的正确的有( ) A .m 从a 点运动到b 点的过程中,m 与M 系统的机械能守恒、动量守恒B .m 从a 点运动到b 点的过程中,m 的机械能守恒C .m 释放后运动到b 点右侧,m 能到达最高点cD .当m 首次从右向左到达最低点b 时,M 的速度达到最大6、如图所示,物体沿斜面向上运动,经过A 点时具有动能100J ,当它向上滑行到B 点时,动能减少了80J ,机械能损失了20J ,则物体回到A点时的动能为 ( )A.100JB.50J C .20J D.60J7、完全相同的两辆汽车,以相同的速度在平直的公路上匀速齐头并进,当他们从车上轻推下质量相同的物体后,甲车保持原来的牵引力继续前进,乙车保持原来的功率继续前进,一段时间后 ( )A .甲车超前,乙车落后B .乙车超前,甲车落后C .他们仍齐头并进D .甲车先超前于乙车,后落后于乙车8、(05辽宁)一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物块做的功等于( )A .物块动能的增加量B .物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C .物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D .物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和9、(05江苏)如图所示,固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力F 拉绳,使滑块从A 点起由静止开始上升.若从A 点上升至B 点和从B 点上升至C 点的过程中拉力F 做的功分别为W 1、W 2,滑块经B 、C 两点时的动能分别为E KB 、E Kc ,图中AB=BC ,则一定有( )(A )W l >W 2(B)W 1<W 2(C)E KB >E KC(D)E KB <E KC10、(00全国)如图,DO 是水平面,AB 是斜面,初速为0v 的物体从D 点出发沿DBA 滑动到顶点A 时速度刚好为零,如果斜面改为AC ,让该物体从D 点出发沿DCA 滑动到A 点且速度刚好为零,则物体具有的初速度(已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零)( )A 、大于0v B 、等于0v C 、小于0v D 、取决于斜面的倾角11、从某一高处平抛一个物体,物体着地时末速度方向与水平面成α角。
湖北省黄冈市浠水县实验高中物理第十章 静电场中的能量精选测试卷专题练习
湖北省黄冈市浠水县实验高中物理第十章 静电场中的能量精选测试卷专题练习一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优(难)1.在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板,板长为l ,两板间距离为d ,在两极板间加一交变电压如图乙,质量为m ,电荷量为e 的电子以速度v 0 (v 0接近光速的1/20)从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间.若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计,不考虑电子间的相互作用和相对论效应,则( )A .当U m <222md v el 时,所有电子都能从极板的右端射出B .当U m >222md v el 时,将没有电子能从极板的右端射出C .当2222m md v U el =时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:2D .当222m md v U =时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为12【答案】A 【解析】A 、B 、当由电子恰好飞出极板时有:l =v 0t ,2122d at =,m eU a md=由此求出:222m md v U el =,当电压大于该最大值时电子不能飞出,故A 正确,B 错误;C 、当2222m md v U el =,一个周期内有12的时间电压低于临界电压222md v el ,因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:1,故C 错误,D 、若222m md v U =,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为21121=-,则D 选项错误.故选A . 【点睛】该题考查了带电粒子的类平抛运动,和平抛运动具有相同规律,因此熟练掌握平抛运动规律是解决这类问题的关键.2.如图所示,分别在M 、N 两点固定放置两个点电荷+Q 和-2Q ,以MN 连线的中点O 为圆心的圆周上有A 、B 、C 、D 四点,COD 与MN 垂直,规定无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )A .A 点场强与B 点场强相等 B .C 点场强与D 点场强相等 C .O 点电势等于零 D .C 点和D 点电势相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A 、由于2Q >Q ,A 点处电场线比B 点处电场线疏,A 点场强小于B 点场强;故A 错误. B 、由于电场线关于MN 对称,C 、D 两点电场线疏密程度相同,则C 点场强等于D 点场强,但方向与两个电荷的连线不平行,故电场强度的方向不同,故电场强度大小相等,但方向不相同;故B 错误.C 、根据等量异种电荷的对称性可知过O 点的中垂线与电场线垂直,中垂线为等势线,O 点的电势为零,现在是不等量的异种电荷,过O 点中垂线不再是等势线,O 点电势不为零,由U E d =⋅可知左侧的平均场强小,电势降低的慢,则零电势点在O 点右侧;C 错误.D 、沿着电场线电势逐渐降低,结合电场分布的上下对称可知0C D ϕϕ=>;D 正确. 故选D . 【点睛】本题考查判断电势、场强大小的能力,往往画出电场线,抓住电场线分布的特点进行判断.3.一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为x 轴,起始点O 为坐标原点,其电势能p E 与位移x 的关系如图所示,下列图象中合理的是( )A .B .C .D .【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】粒子仅受电场力作用,做初速度为零的加速直线运动,电场力做功等于电势能的减小量,故:PE F x∆=∆ 即p E x -图象上某点的切线的斜率表示电场力;A.p E x - 图象上某点的切线的斜率表示电场力,故电场力逐渐减小,根据F E q=故电场强度也逐渐减小,故A 错误; B.根据动能定理,有:k F x E ⋅∆=∆故k E x -图线上某点切线的斜率表示电场力;由于电场力逐渐减小,与B 图矛盾,故B 错误;C.按照C 图,速度随着位移均匀增加,根据公式2202v v ax -=匀变速直线运动的2x v ﹣图象是直线,题图v x -图象是直线;相同位移速度增加量相等,又是加速运动,故增加相等的速度需要的时间逐渐减小,故加速度逐渐增加;而电场力减小导致加速度减小;故矛盾,故C 错误; D.粒子做加速度减小的加速运动,故D 正确.4.空间存在一静电场,电场中的电势φ随x (x 轴上的位置坐标)的变化规律如图所示,下列说法正确的是( )A.x = 4 m处的电场强度可能为零B.x = 4 m处电场方向一定沿x轴正方向C.沿x轴正方向,电场强度先增大后减小D.电荷量为e的负电荷沿x轴从0点移动到6 m处,电势能增大8 eV【答案】D【解析】【分析】【详解】φ 图象的斜率等于电场强度,知x=4 m处的电场强度不为零,选项A错误;B、A、由x从0到x=4 m处电势不断降低,但x=4 m点的电场方向不一定沿x轴正方向,选项B错误;C、由斜率看出,沿x轴正方向,图象的斜率先减小后增大,则电场强度先减小后增大,选项C错误;D、沿x轴正方向电势降低,某负电荷沿x轴正方向移动,电场力做负功,从O点移动到6m的过程电势能增大8 eV,选项D正确.故选D.【点睛】本题首先要读懂图象,知道φ-x图象切线的斜率等于电场强度,场强的正负反映场强的方向,大小反映出电场的强弱.5.在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场.在场中有一根长L=2m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系质量为0.04kg的带电小球,它静止时细线与竖直方向成37°角.如图所示,给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点,下列说法正确的是(cos37°=0.8,g=10m/s2)A.小球所带电量为q=3.5×10-5CB.小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96JC.小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54JD.小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J【答案】C对小球进行受力分析如图所示:根据平衡条件得:37mgtan qE ︒=,解得:537310mgtan q C E-︒==⨯,故A 错误;由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力在圆上各点中,小球在平衡位置A 点时的势能(重力势能和电势能之和)最小,在平衡位置的对称点B 点,小球的势能最大,由于小球总能量不变,所以在B 点的动能kB E 最小,对应速度B v 最小,在B 点,小球受到的重力和电场力,其合力作为小球做圆周运动的向心力,而绳的拉力恰为零,有:0.40.5370.8mg F N cos ===︒合,而2Bv F m L =合,所以2110.522KB B E mv F L J ===合,故B 错误;由于总能量保持不变,即k PG PE E E E C ++=(C 为恒量).所以当小球在圆上最左侧的C 点时,电势能PE E 最大,机械能最小,由B 运动到A ,()PA PB W E E =--合力,·2W F L =合合力,联立解得:2PB E J =,总能量 2.5PB kB E E E J =+=,由C 运动到A ,()21370.96P W F L sin J W E =+︒==电电电,,所以C 点的机械能为2 1.54?P C E E E J 机=-=,即机械能的最小值为1.54J ,故C 正确,D 错误;故选C .【点睛】根据小球在平衡位置合力为0,可以求出小球所受的电场力从而得出小球的带电荷量;根据小球恰好在竖直面内做圆周运动这一临界条件,知,在平衡位置处合外力提供圆周运动的向心力从而求出小球动能的最小值.抓住小球能量守恒,电势能最大处小球的机械能最小,根据做功情况分析.6.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E 的匀强电场中,小球1和2均带正电,电量分别为和(>).将细线拉直并使之与电场方向平行,如图所示.若将两小球同时从静止状态释放,则释放后细线中的张力T 为(不计重力及两小球间A.T=(-)EB.T=(-)EC.T=(+)ED.T=(+)E【答案】A【解析】【分析】【详解】将两个小球看做一个整体,整体在水平方向上只受到向右的电场力,故根据牛顿第二定律可得,对小球2分析,受到向右的电场力,绳子的拉力,由于,球1受到向右的电场力大于球2向右的电场力,所以绳子的拉力向右,根据牛顿第二定律有,联立解得,故A正确;【点睛】解决本题关键在于把牛顿第二定律和电场力知识结合起来,在研究对象上能学会整体法和隔离法的应用,分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力,分析单个物体的受力时就要用隔离法.采用隔离法可以较简单的分析问题7.静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行【答案】AC【解析】【分析】【详解】A.若电场中由同种电荷形成即由A点释放负电荷,则先加速后减速,故A正确;B.若电场线为曲线,粒子轨迹不与电场线重合,故B错误.C.由于N点速度大于等于零,故N点动能大于等于M点动能,由能量守恒可知,N点电势能小于等于M点电势能,故C正确D.粒子可能做曲线运动,故D错误;8.图中虚线为匀强电场中与由场强度方向垂直的等间距平行直线.两粒子M、N质量相等,所带电荷量的绝对值也相等.现将M、N从虚线上的0点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a、b、c为实线与虚线的交点.己知0点电势高于c点电势.若不计粒子的重力及两粒子间的相互作用,则A.电场强度的方向竖直向上B.N粒子在a点的加速度与M粒子在c点的加速度大小相等C.N粒子在从O点运动至a点的过程中静电力做正功D.M粒子在从O点运动至C点的过程中,其电势能增加【答案】BC【解析】【详解】A.等势线在水平方向,O点电势高于c点,根据电场线与等势线垂直,而且由高电势指向低电势,可知电场方向竖直向下,故A错误.B.由图示可知:该电场为匀强电场,又因为两粒子质量相同,电荷量的绝对值也相同,所以加速度也相同,故B正确;C.N从O点运动至a点的过程中电场力与速度的夹角为锐角,电场力做正功.故C正确.D.M粒子在从O点运动至C点的过程中,电场力做正功,其电势能减少,所以D错误.故选择BC.【点睛】根据粒子的轨迹可判断粒子的电场力方向,O 点电势高于c 点,根据电场线与等势线垂直,而且由高电势指向低电势,可判断出电场方向,从而确定出粒子的电性.由动能定理可知,N 在a 点的速度与M 在c 点的速度大小相等,但方向不同.N 从O 点运动至a 点的过程中电场力做正功.O 、b 间电势差为零,由动能定理可知电场力做功为零.9.在竖直平面内有水平向右、电场强度为E =1×104 N/C 的匀强电场,在场中有一个半径为R =2 m 的光滑圆环,环内有两根光滑的弦AB 和AC ,A 点所在的半径与竖直直径BC 成37︒角,质量为0.04 kg 的带电小球由静止从A 点释放,沿弦AB 和AC 到达圆周的时间相同.现去掉弦AB 和AC ,给小球一个初速度让小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,取小球圆周运动的最低点为电势能和重力势能的零点,(cos370.8︒=,g =10 m/s 2)下列说法正确的是( )A .小球所带电量为q =3.6×10-5 CB .小球做圆周过程中动能最小值是0.5 JC .小球做圆周运动从B 到A 的过程中机械能逐渐减小D .小球做圆周运动的过程中对环的最大压力是3.0N 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】 解法一:A .如图所示,令弦AC 与直径BC 的夹角为∠1,弦AB 与水面夹角为∠2,由几何知识可得,371=18.52︒∠=︒,21=18.5∠=∠︒对沿弦AB 带电小球进行受力分析,小球沿着弦AB 向上运动,则小球电场力向右,故小球带正电,小球受到水平向右电场力,竖直向下的重力,垂直弦AB 向上的支持力,则沿弦AB 上有:1cos18.5sin18.5qEmg ma ︒-︒=…………①同理对沿弦AC 的小球受力分析,沿弦AB 方向有:2sin18.5cos18.5qE mg ma ︒+︒=…………②设小球从A 点释放,沿弦AB 和AC 到达圆周的时间为t ,则:2112sin18.52R a t ︒=…………③2212cos18.52R a t ︒=…………④ 由③/④可得,12sin18.5=cos18.5a a ︒︒…………⑤ 联立①②⑤可得,cos18.5sin18.5sin18.5sin18.5cos18.5cos18.5qE mg qE mg ︒-︒︒=︒+︒︒…………⑥化简可得,22(cos 18.5sin 18.5)2sin18.5cos18.5qE mg ︒-︒=︒︒…………⑦即cos37sin 37qE mg ︒=︒…………⑧ 则54tan 370.04100.75C 310C 110mg q E -︒⨯⨯===⨯⨯…………⑨ 故A 错误.B .小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,小球受到水平方向的电场力,竖直向下的重力和沿半径指向圆心的支持力,电场力和重力的合力为:()()2210.5N F qE mg =+=,方向与竖直方向夹角为37°…………⑩延长半径AO 交圆与D 点.小球在A 点可以不受轨道的弹力,重力和电场力的合力提供向心力,此时小球速度最小:2min 1mv F R=…………⑪ 可得小球的最小动能2kmin 1110.5J 22E mvF R === …………⑫ 故B 正确.C .小球从做圆周运动从B 到A 的过程中电场力做负功,则小球机械能减小,故C 正确.D .由B 得分析可知,小球在D 点时,对圆环的压力最大,设此时圆环对小球的支持力为2max 21mv F F R-=…………⑬ 从A 到D ,由动能定理可得:22max min 112sin 37+2cos3722qE R mg R mv mv ⋅︒⋅︒=-…………⑭ 联立⑬⑭可得,23N F =由牛顿第三定律可得,小球对圆环的最大压力为:22'3N F F ==故D 正确. 解法二:A. 由题知,小球在复合场中运动,由静止从A 点释放,沿弦AB 和AC 到达圆周的时间相同,则A 点可以认为是等效圆周的最高点,沿直径与之对应圆周上的点可以认为是等效圆周的最低点,对小球进行受力分析,小球应带正电,如图所示,可得mg tan37︒=qE解得小球的带电量为5430.4tan 374310C 10mg q E ︒-⨯===⨯ 故A 错误;B. 小球做圆周过程中由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力,小球的动能、重力势能和电势能之和保持不变,在圆上各点中,小球在等效最高点A 的势能(重力势能和电势能之和)最大,则其动能最小,由于小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,根据牛顿第二定律,在A 点其合力作为小球做圆周运动的向心力cos37mg ︒=m 2Av R小球做圆周过程中动能最小值E kmin =12mv A 2=2cos37mgR ︒=0.0410220.8⨯⨯⨯J=0.5J故B 正确; C.由于总能量保持不变,小球从B 到A 过程中电场力做负功,电势能增大,小球的机械能逐渐减小,故C 正确;D.将重力与电场力等效成新的“重力场”,新“重力场”方向与竖直方向成37︒,等效重力‘=cos37mg G ︒,等效重力加速度为cos37g g ︒=',小球恰好能做圆周运动,在等效最高点A 点速度为A v g R =',在等效最低点小球对环的压力最大,设小球在等效最低点的速度为v ,由动能定理得 22A 11·222G R mv mv -'=在等效最低点,由牛顿第二定律2N v F G m R-=' 联立解得小球在等效最低点受到的支持力N 3.0N F =根据牛顿第三定律知,小球做圆周运动的过程中对环的最大压力大小也为3.0N ,故D 正确.10.质量为m 电量为q +的小滑块(可视为质点),放在质量为M 的绝缘长木板左端,木板放在光滑的水平地面上,滑块与木板之间的动障擦因数为μ,木板长为L ,开始时两者都处于静止状态,所在空间存在范围足够大的一个方向竖直向下的匀强电场E ,恒力F 作用在m 上,如图所示,则( )A .要使m 与M 发生相对滑动,只须满足()F mg Eg μ>+B .若力F 足够大,使得m 与M 发生相对滑动,当m 相对地面的位移相同时,m 越大,长木板末动能越大C .若力F 足够大,使得m 与M 发生相对滑动,当M 相对地面的位移相同时,E 越大,长木板末动能越小D .若力F 足够大,使得m 与M 发生相对滑动,E 越大,分离时长本板末动能越大【答案】BD【解析】A 、m 所受的最大静摩擦力为()f mg Eq μ=+ ,则根据牛顿第二定律得F f f a m M -== ,计算得出()()mg Eq M m F M μ++= .则只需满足()()mg Eq M m F M μ++> ,m 与M 发生相对滑动.故A 错误.B 、当M 与m 发生相对滑动,根据牛顿第二定律得,m 的加速度()F mg Eq a m μ-+= ,知m越大,m 的加速度越小,相同位移时,所以的时间越长,m 越大,m 对木板的压力越大,摩擦力越大,M 的加速度越大,因为作用时间长,则位移大,根据动能定理知,长木板的动能越大.所以B 选项是正确的.C 、当M 与m 发生相对滑动,E 越大,m 对M 的压力越大,摩擦力越大,则M 相对地面的位移相同时,根据动能定理知,长木板的动能越大.故C.错误D 、根据22121122L a t a t =- 知,E 越大,m 的加速度越小,M 的加速度越大,知时间越长,因为E 越大,M 的加速度越大,则M 的位移越大,根据动能定理知,分离时长木板的动能越大.所以D 选项是正确的.,故选BD点睛:当m 与M 的摩擦力达到最大静摩擦力,M 与m 发生相对滑动,根据牛顿第二定律求出F 的最小值.当F 足够大时,M 与m 发生相对滑动,根据牛顿第二定律,结合运动学公式和动能定理判断长木板动能的变化.11.如图所示,一匀强电场的电场线平行于xOy 平面,电场强度大小为E ,xOy 平面上有一椭圆,椭圆的长轴在x 轴上,E 、F 两点为椭圆的两个焦点,AB 是椭圆的短轴,椭圆的一端过O 点,则下列说法正确的是( )A .在椭圆上,O 、C 两点间电势差一定最大B .在椭圆上,A 、B 两点间电势差可能最大C .一个点电荷从E 点运动到椭圆上任意一点再运动到F 点,电场力做功可能为零D .一个点电荷从O 点运动到A 点与从B 点运动到C 点,电场力做功一定相同【答案】BCD【解析】由于匀强电场方向平行于坐标平面,当电场方向平行于y 轴时,O 、C 间的电势差为零,A 、B 间的电势差最大,B 项正确,A 项错误;如果电场方向平行于y 轴,则E 、F 两点电势相等,则一个点电荷从E 点运动到椭圆上任意一点再运动到F 点,电场力做功为零,C 项正确;由于O 、A 连线平行于B 、C 连线,且长度相等,因此在匀强电场中,O 、A 间的电势差和B 、C 间的电势差相等,一个点电荷从O 点运动到A 点与从B 点运动到C 点,电场力做功一定相同,D 项正确.12.如图,在竖直平面内有一匀强电场,一带电荷量为+q 、质量为m 的小球在力F (大小可以变化)的作用下沿图中虚线由A 至B 做竖直向上的匀速运动.已知力F 和AB 间夹角为θ,A 、B 间距离为d ,重力加速度为g .则( )A .力F 大小的取值范围只能在0~cos mg θ B .电场强度E 的最小值为sin mg qθ C .小球从A 运动到B 电场力可能不做功D .若电场强度E =tan mg qθ时,小球从A 运动到B 电势能变化量大小可能为2mgd sin 2θ 【答案】BCD【解析】分析小球受力情况:小球受到重力mg 、拉力F 与电场力qE ,因为小球做匀速直线运动,合力为零,则F 与qE 的合力与mg 大小相等、方向相反,作出F 与qE 的合力,如图,可知F 无最大值,选项A 错误;当电场力qE 与F 垂直时,电场力最小,此时场强也最小.则得:qE=mgsinθ,所以电场强度的最小值为mgsin E q θ=,选项B 正确.若电场强度mgtan E qθ= ,即qE=mgtanθ时,电场力qE 可能与AB 方向垂直,如图1位置,电场力不做功,选项C 正确;也可能电场力位于位置2方向,则电场力做功为W=qEsin2θ•d=q•mgsin qθsin2θ•d=2mgdsin 2θ.选项D 正确;故选BCD. 点睛:解决本题的关键是对小球进行正确的受力分析,灵活运用图解法分析极值情况,并根据力图要知道电场力大小一定时,方向可能有两种情况,不能漏解.13.某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是A .c 点场强大于b 点场强B .a 点电势高于b 点电势C .若将一试电荷q +由a 点释放,它将沿电场线运动到b 点D .若在d 点再固定一点电荷Q -,将一试探电荷q +由a 移至b 的过程中,电势能减小【答案】BD【解析】试题分析:电场线的密的地方场强大,b 点电场线密,所以b 点场强大,故A 错误.沿着电场线方向电势降低,a 点电势高于b 点电势,故B 正确.若将一试探电荷+q 由a 点静止释放,将沿着在a 点的场强方向运动,运动轨迹不是电场线,故C 错误.若在d 点再固定一点电荷-Q ,将一试探电荷+q 由a 移至b 的过程中,原来的电场力和点电荷-Q 对试探电荷+q 做功均为正,故电势能减小,选项D 正确;故选BD . 考点:电场线;电场力的功和电势能14.如图甲所示,两平行金属板MN 、PQ 的板长和板间距离相等,板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场,电场方向与两板垂直,不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场,粒子射入电场时的初动能均为E k0。
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理带电粒子在复合场中的运动压轴题易错题
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理带电粒子在复合场中的运动压轴题易错题一、带电粒子在复合场中的运动压轴题1.如图所示,在坐标系Oxy 的第一象限中存在沿y 轴正方向的匀强电场,场强大小为E .在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.A 是y 轴上的一点,它到坐标原点O 的距离为h ;C 是x 轴上的一点,到O 的距离为L .一质量为m ,电荷量为q 的带负电的粒子以某一初速度沿x 轴方向从A 点进入电场区域,继而通过C 点进入磁场区域.并再次通过A 点,此时速度方向与y 轴正方向成锐角.不计重力作用.试求: (1)粒子经过C 点速度的大小和方向; (2)磁感应强度的大小B .【来源】2007普通高等学校招生全国统一考试(全国卷Ⅱ)理综物理部分 【答案】(1)α=arctan2h l(2)B 2212mhEh l q+【解析】 【分析】 【详解】试题分析:(1)以a 表示粒子在电场作用下的加速度,有qE ma =①加速度沿y 轴负方向.设粒子从A 点进入电场时的初速度为0v ,由A 点运动到C 点经历的时间为t , 则有:212h at =② 0l v t =③由②③式得02a v h= 设粒子从C 点进入磁场时的速度为v ,v 垂直于x 轴的分量12v ah = 由①④⑤式得:22101v v v +=()2242qE h l mh+设粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为α,则有1vtanvα=⑦由④⑤⑦式得2harctanlα=⑧(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中作速率为v的圆周运动.若圆周的半径为R,则有qvB=m2vR⑨设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有PC=PA R=.用β表示PA与y轴的夹角,由几何关系得:Rcos Rcos hβα=+⑩Rsin l Rsinβα=-解得222242h lR h lhl++=由⑥⑨式得:B=2212mhEh l q+2.如图,绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动.A、C两点间距离为h,重力加速度为g.(1)求小滑块运动到C点时的速度大小v c;(2)求小滑块从A 点运动到C 点过程中克服摩擦力做的功W f ;(3)若D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到D 点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P 点.已知小滑块在D 点时的速度大小为v D ,从D 点运动到P 点的时间为t ,求小滑块运动到P 点时速度的大小v p .【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理(福建卷带解析) 【答案】(1)E/B (2)(3)【解析】 【分析】 【详解】小滑块到达C 点时离开MN ,此时与MN 间的作用力为零,对小滑块受力分析计算此时的速度的大小;由动能定理直接计算摩擦力做的功W f ;撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,根据分运动计算最后的合速度的大小;(1)由题意知,根据左手定则可判断,滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力,当洛伦兹力等于电场力qE 时滑块离开MN 开始做曲线运动,即Bqv qE = 解得:E v B=(2)从A 到C 根据动能定理:2102f mgh W mv -=- 解得:2212f E W mgh m B=-(3)设重力与电场力的合力为F ,由图意知,在D 点速度v D 的方向与F 地方向垂直,从D 到P 做类平抛运动,在F 方向做匀加速运动a=F /m ,t 时间内在F 方向的位移为212x at = 从D 到P ,根据动能定理:150a a +=,其中2114mv 联立解得:()22222()P Dmg qE v t v m+=+【点睛】解决本题的关键是分析清楚小滑块的运动过程,在与MN 分离时,小滑块与MN 间的作用力为零,在撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,根据滑块的不同的运动过程逐步求解即可.3.如图,ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB 段是水平的,BD 段为半径R =0.25m 的半圆,两段轨道相切于B 点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E =5.0×103V/m 。
黄冈市浠水县高考复读中心调考物理模拟试题
2008届上学期期末物理训练1一.选择题.本大题共10小题,每小题5分.每题给出的四个答案中,至少有一个是正确的.把正确答案全选出来,每一小题全选对的得5分;选对但不全,得部分分;有选错或不答的,得0分.选出的答案填写在答题卷上.1. 如图所示,描述的是一个小球从桌面上方一点自由下落,与桌面经多次碰撞最后落在桌面上的运动过程。
图线所示反映的是下列哪个物理量随时间的变化过程( )A . 位移 B. 路程C. 速度D. 加速度 2.如图所示,轻绳一端系在质量为m 的物体A 上,另一端与套在粗糙竖直杆MN 的轻圆环B 相连接。
现用水平力F 拉住绳子上一点O ,使物体A 及环B 静止在图中虚线所在的位置。
现稍微增加力F 使O 点缓慢地移到实线所示的位置,这一过程中圆环B 仍保持在原来位置不动。
则此过程中,环对杆摩擦力F 1和环对杆的弹力F 2的变化情况是 ( )A .F 1保持不变,F 2逐渐增大B .F 1逐渐增大,F 2保持不变C .F 1逐渐减小,F 2保持不变D .F 1保持不变,F 2逐渐减小3. 如图所示,水平面上从B 点往左都是光滑的,从B 点往右都是粗糙的。
质量为M 和m 的两个小物块(可视为质点),在光滑水平面上相距L 以相同的速度向右运动,它们在进入粗糙区域后最后静止。
若它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,设静止后两物块间的距离为s ,M 运动的时间为t 1、m 运动的时间为t 2,则以下说法正确的是 ( )A. 若M =m ,则s =L B .无论M 、m 取何值,总是s=0 C. 若M =m ,则t 1= t 2 D .无论M 、m 取何值,总是t 1< t 2 4.两列简谐横波在t =0时的波形如图所示,此时刻两列波的波峰正好在x =0处重合,则该时刻两列波的波峰另一重合处到x =0处的最短距离是 ( ) A .8.75cm B . 17.5cmC. 35cmD. 87.5 cm5、某科学家估测一个密度约为3105.1⨯kg/m 3的液态星球是否存在,他的主要根据之一就是它自转的周期,假若它存在,其自转周期的最小值约为( )(万有引力恒量111067.6-⨯=G Nm 2/kg 2)A .104sB .105sC .2×104sD . 3×104s6.如图所示的电路中,当R1的滑动触头移动时 [ ]A.R1上电流的变化量大于R3上电流的变化量B.R1上电流的变化量小于R3上电流的变化量 C.R2上电压的变化量大于路端电压的变化量 D.R2上电压的变化量小于路端电压的变化量7、质量为m 的物块,带正电Q ,开始时让它静止在倾角α=600的固定光滑绝缘斜面顶端,整个装置放在水平方向、大小为E=Q mg /3的匀强电场,如图所示,斜面高为H ,释放物体后,物块落地的速度大小为( )A 、gH )(32B 、gH 25C 、2gH 2D 、2gH 328.环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是一个高真空的圆环状的空腔。
湖北省黄冈市浠水县实验高中高二物理上学期精选试卷检测题
湖北省黄冈市浠水县实验高中高二物理上学期精选试卷检测题一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.在电场强度为E的匀强电场中固定放置两个小球1和2,它们的质量相等,电荷量分别为1q和2q(12q q≠).球1和球2的连线平行于电场线,如图所示.现同时放开球1和球2,于是它们开始在电场力的作用下运动.如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值,则两球刚被放开时,它们的加速度可能是().A.大小不等,方向相同B.大小不等,方向相反C.大小相等,方向相同D.大小相等,方向相反【答案】ABC【解析】【详解】AC.当两球的电性相同时,假定都带正电,则两球的加速度分别为:12121kq qEqlam+=12222kq qEqlam-=由于l可任意取值,故当12kqEl>时,加速度1a、2a方向都是向右,且1a、2a的大小可相等,也可不相等,故AC正确;B.再分析1a和2a的表达式可知,当12kqEl<时,1a和2a方向相反,大小则一定不相等,故B正确;D.将小球1和小球2视作为一个整体,由于12q q≠,可判断它们在匀强电场中受到的电场力必然是不为零的。
由牛顿第二定律可知,它们的合加速度也必然是不为零的,即不可能出现两者的加速度大小相等、方向相反的情况,故D错误。
故选ABC.2.如图,质量分别为m A和m B的两小球带有同种电荷,电荷量分别为q A和q B,用绝缘细线悬挂在天花板上。
平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2)。
两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为v A和v B,最大动能分别为E k A和E k B。
则()A .m A 一定大于mB B .q A 一定小于q BC .v A 一定大于v BD .E k A 一定大于E k B 【答案】CD 【解析】 【详解】A .对小球A 受力分析,受重力、静电力、拉力,如图所示:根据平衡条件,有:1tan A Fm gθ=故:1tan A Fm g θ=⋅同理,有:2tan B Fm g θ=⋅由于θ1>θ2,故m A <m B ,故A 错误;B .两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球是否带电量相等无关,故B 错误;C .设悬点到AB 的竖直高度为h ,则摆球A 到最低点时下降的高度:1111(1)cos cos h h h h θθ∆=-=- 小球摆动过程机械能守恒,有212A A A A m g h m v ∆=解得:2A A v g h =⋅∆由于θ1>θ2,A 球摆到最低点过程,下降的高度△h A >△h B ,故A 球的速度较大,故C 正确;D .小球摆动过程机械能守恒,有mg △h =E K故(1cos )(1cos )tan k FLE mg h mgL θθθ=∆=-=- 其中L cos θ相同,根据数学中的半角公式,得到:1cos (1cos )cos ()cos tan tan sin 2k FL E FL FL θθθθθθθ-=-==⋅ 其中FL cos θ相同,故θ越大,动能越大,故E kA 一定大于E kB ,故D 正确。
2021届9月黄冈市浠水高考复读中心月考物理部份力物体平衡直线运
2021届9月黄冈市浠水高考复读中心月考物理部份力物体平衡直线运2021届9月黄冈市浠水高考复读中心月考物理部份力物体平衡直线运动单元检测二、下列各题中有一个或多个选项是正确的,全部选对的得6分,对而不全的得3分14、如图所示,质量为m的质点静止地放在半径为R的半球体上,质点与半球体间的动摩擦因数为?,质点与球心的连线与水平地面的夹角为?,则下列说法正确的是()A.地面对半球体的摩擦力方向水平向左 B.质点对半球体的压力大小为mgcos?C.质点所受摩擦力大小为mgsin? D.质点所受摩擦力大小为?mgcos?15、如图所示,质量为m的质点,与三根相同的螺旋形轻弹簧相连。
静止时,相邻两弹簧间的夹角均为1200.已知弹簧a、b对质点的作用力均为F,则弹簧c对质点的作用力大小不可能为:( )A.F B.F + mg C.F―mg D.mg―F16.如图所示,在一粗糙水平上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为?,现用一水平力向右a b拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是()??A.l?m1g B.l?(m1?m2)gkkC.l??km2g D.l??k(m1m2m1?m2)g17.如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到向右的拉力F的作用向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。
下列说法正确的是: ()A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g C.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动 D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动18、如图所示,竖直杆OB顶端有光滑轻质滑轮,轻质杆OA自重不计,可绕O点自由转动,OA=OB。
当绳缓慢放下,使∠AOB由0逐渐增大到180的过程中(不包括0和1800)下列说法正确的是()A.绳上的拉力先逐渐增大后逐渐减小 B.杆上的压力先逐渐减小后逐渐增大C.绳上的拉力越来越大,但不超过2G共6页第1页mMFD.杆上的压力大小始终等于G19、如右图所示,处于平直轨道上的甲、乙两物体相距为s,同时、同向开始运动。
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理法拉第电磁感应定律压轴题易错题
湖北省黄冈市浠水县实验高中高中物理法拉第电磁感应定律压轴题易错题一、高中物理解题方法:法拉第电磁感应定律1.如图甲所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。
线圈的半径为r1。
在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。
导线的电阻不计,求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
【答案】(1)2023n B rRtπ电流由b向a通过R1(2)20213n B r tRtπ【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为22022n B rBE n n rt t tππ∆Φ∆===∆∆由闭合电路的欧姆定律,得通过R1的电流大小为20233n B rEIR Rtπ==由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由qIt=得在0至t1时间内通过R1的电量为:202113n B r tq ItRtπ==2.如图,匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,线圈P通过导线与阻值为R的电阻和两平行金属板相连,两金属板之间的距离为d,两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场。
当线圈P所在位置的磁场均匀变化时,一质量为m、带电量为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动。
重力加速度为g,求:(1)匀强电场的电场强度(2)流过电阻R的电流(3)线圈P所在磁场磁感应强度的变化率【答案】(1)mg q (2)mgd qR(3)()B mgd R r t NQRS ∆+=∆ 【解析】 【详解】(1)由题意得:qE =mg解得mg qE =(2)由电场强度与电势差的关系得:UE d=由欧姆定律得:U I R=解得mgdI qR=(3)根据法拉第电磁感应定律得到:E Nt∆Φ=∆ BS t t∆Φ∆=∆∆ 根据闭合回路的欧姆定律得到:()E I R r =+ 解得:()B mgd R r t NqRS∆+=∆3.如图所示,竖直平面内两竖直放置的金属导轨间距为L 1,导轨上端接有一电动势为E 、内阻不计的电源,电源旁接有一特殊开关S ,当金属棒切割磁感线时会自动断开,不切割时自动闭合;轨道内存在三个高度均为L 2的矩形匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B ,方向如图。
09 《带电粒子的运动》专题复习(浠水一中 李洪涛 严瑞希)
带电粒子的运动专题复习浠水一中高三物理备课组:李洪涛严瑞希一、专题分析:本专题综合起来讲就三个方面的问题:带电粒子在电场中的运动;带电粒子在磁场中的运动;带电粒子在复合场(或组合场)中的运动。
几乎成为历年高考的必考内容,且多以多过程的综合计算题为主,分值较高,能够突出高考的命题要求,即以能力测试为主导,考查学生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力;涉及的实际应用问题较多,,如示波器、质谱仪、速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等。
无论粒子是在简单情景中运动还是在复杂情景中运动,都是把场的性质、运动学知识、牛顿运动定律、功能关系、动量守恒定律有机地联系在一起,因而综合性较强,能力要求较高。
二、高考考情分析及命题趋势:近几年高考中连续考查带电粒子在电场、磁场中的运动:2004年带电粒子在电磁场中运动,2005年恒定电流与带电粒子在电场中的偏转相结合, 2006年带电小球在电场中来回反复运动,2007年带电粒子在磁场中运动结合临界问题,2008年带电粒子在磁场和电场的组合场中运动的问题,黄冈地区学生人均3.49分。
专题问题中所涉及的情景有很多相似之处,高考命题只是从不同的角度、不同的条件或者不断变化题设的情景切入,甚至是陈题翻新,连续几年虽然每年都在考,但还是针对不同的方面,我想09年高考计算题仍然会延续这种思路,有以下可能性带电粒子在周期性变化的电场或者磁场中的运动是近几年高考中不曾涉及的,但这类问题的综合程度高,很容易和生活生产、科学技术联系起来,通过这类问题可以考查考生分析综合能力以及利用所学知识解决实际问题的能力。
三、我们的打算:二轮复习中,由于这一专题在高考中地位非常重要特别是要想考好大学的学生,所以在复习中我们将做好以下工作。
1、加强学生对这一专题思想认识:让学生认识到这一专题连续几年都在考,而且所占分值还是非常高的,几乎占到了六分之一。
黄冈市浠水县高考复读中心月理综训练物理部分
十月理综物理部分14.如图所示,用两根细线把A 、B 两小球悬挂在天花板上的同一点O ,并用第三根细线连接A 、B 两小球,然后用某个力F 作用在小球A 上,使三根细线均处于直线状态,且OB 细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态。
则该力可能为图中的( ) A F 1 B F 2 C F 3 DF 415.两辆游戏赛车a 、b 在两条平行的直车道上行驶。
0=t 时两车都在同一计时线处,此时比赛开始。
它们在四次比赛中的t v -图如图所示。
哪些图对应的比赛中,有一辆赛车追上了另一辆(AC )16.如图所示,在水平的光滑平板上的O 点固定一根长为l 0的劲度系数为k 的轻弹簧,在弹簧的自由端连接一个质量为m的小球(可视质点)。
若弹簧始终处在弹性范围内,不计空气阻力,今将平板以O 为转轴逆时针缓慢转动,直至平板变为竖直状态,则在此过程中A .球的高度不断增大B .若弹簧的原长l 0一定,则球的质量足够大时,总可以使球的高度先增大后减小C .若球的质量m 一定,则弹簧的原长l 0足够小时,总能使球的高度先增大后减小D .球的高度变化情况仅与球的质量m 有关,而与弹簧的原长l 0无关。
17.民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驶的马背上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。
假设运动员骑马奔驰的速度为v 1,运动员静止时射出的弓箭速度为v 2,直线跑道离固定目标的最近距离为d ,要想在最短的时间内射中目标,则运动员放箭处离目标的距离应该为A .21222v v dv - B .22221v v v d + C .21v dv D .12v dv 18.如图所示,PQS 是固定于竖直平面内的光滑的14圆周轨道,圆心O 在S 的正上方。
在O 和P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ,从同一O F 4 F 3 A F 2B F 1时刻开始,a 自由下落,b 沿圆弧下滑。
一下说法正确的是A 、a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量不相等B 、a 与b 同时到达S ,它们在S 点的动量不相等C 、a 比b 先到达S ,它们在S 点的动量相等D 、b 比a 先到达S ,它们在S 点的动量相等19.质量为m 的小物块,在与水平方向成α角的恒力F 作用下,沿光滑水平面运动。
黄冈市浠水高考复读中心二轮复习专题一测试---习题
一、不定选择题:1、关于力的论述,下列说法中正确的是A、物体所受的重力与其运动状态无关B、接触的两物体之间一定有弹力作用C、摩擦力的方向,不是与物体运动方向相同就是相反D、大小相等、方向相反的两个力,分别先后作用于同一物体,其效果一定相同2、关于两个运动的合成,下列说法中正确的A、两个匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动B、两个匀加速直线运动的合运动,一定是匀加速直线运动C、一个匀速直线运动与一个不在同一直线的匀加速直线运动的合运动,一定是一个类似于抛物线运动D、两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动,一定是匀加速直线运动3、太阳从东边升起,西边落下,是地球上的自然现象,但在某些条件下,在纬度较高地区上空飞行的飞机上,旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象,这些条件是A、时间必须是在清晨,飞机正在由东向西飞行,飞机的速率必须较大B、时间必须是在清晨,飞机正在由西向东飞行,飞机的速率必须较大C、时间必须是在傍晚,飞机正在由东向西飞行,飞机的速率必须较大D、时间必须是在傍晚,飞机正在由西向东飞行,飞机的速率不能太大4、如图所示,质量均为m 的A 、B 两球之间系着一根不计质量的弹簧,放在光滑的水平面上,A 球紧靠竖直墙壁,今用水平力F 将B 球向左推压弹簧,平衡后,突然将F撤去,在这瞬间A、球B 的速度为零,加速度为零B、球B 的速度为零,加速度大小为F /mC、在弹簧第一次恢复原长之后A 才离开墙壁D、在A 离开墙壁后,A、B 两球均向右做匀速运动5、高血压是危害健康的一种常见病,现已查明,血管内径变细是其诱因之一。
现在我们简化假设下研究这一问题:设液体通过一根一定长度的管子时受到的阻力f=kv(为简便,设k与管子粗细无关);为了维持液体匀速流动,这段管子两端需要有一定的压强差,设血管截面积为S时两端所需压强差为P,若血管截面积减少10%,为了维持在相同时间内流过同样多的液体,压强差必须为A、P81100B、P100C、P910D、P106、如图,枪管AB对准小球C、A、B、C在同一水平面上,枪管和小球距地面的高度为45m,已知BC=100m,当子弹射出枪口时,C球自由下落。
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专题三电场与磁场近三年来,高考对带电粒子在电场、磁场中的运动这一专题考查的频率很高,涉及运动与力的关系、功和能量的关系、能量守恒定律等重要力学规律,是每年高考必考内容。
知识覆盖面广,考题题材新颖丰富,注重与科技背景的结合,综合性强,对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求,是考查考生多项能力的极好载体.除基础题外,试题多是计算题甚至是压轴题,有较高的难度和区分度。
预计2011年还是考察带电粒子在电场,磁场,复合场中的运动。
知识网络带点粒子在电场中的运动一.主干知识整合1. 静电场基本性质:(1)电场强度反映了电场力的性质,其量值和方向仅由电场本身决定,与检验电荷无关;(2)电势是表示电场能的性质的物理量,对空间某定点:ε/q 0为常量,与检验电荷无关。
2. 静电场描绘工具——电场线。
记住典型的电场线及理解典型的模型3. 电场强度有关公式:①(定义式)②(决定式,点电荷形成电场)③(决定式,适用于匀强电场)④(决定式,平行板电容器带电后在两板间形成的匀强电场)E FqE kQ qr E Ud E Q Cd ====⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪/24.注意区别 (1)电场强度和电场力 (2) 电势和电势差 (3)电势和电势能 (4)电场线和等势面 (5)电势差和电场强度的关系二、带电粒子电场中运动的问题带电粒子电场中运动的问题大都以力学知识为主线,着重考查电场力的性质和能的性质,以及考生的理解能力和综合分析能力。
求解的关键是认真分析带电粒子的受力情况和运动情况,建立清晰的物理情景,然后由力学规律列式求解。
1.带电粒子在电场中加速在匀强电场中的加速问题,一般属于物体受恒力(重力一般不计)作用运动的问题,处理的方法有两种:(1)根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解;(2)根据动能定理与电场力做功,运动学公式结合求解。
基本方程:21222121mv mv Uq -=m Eq a =dU E = as v v 22122+= (3)在非匀强电场中的加速问题:一般属于物体受变力作用运动的问题。
处理的方法只能根据动能定理与电场力做功,与运动学公式结合求解。
基本方程:21222121mv mv Uq -=2.带电粒子在电场中偏转设极板间的电压为U ,两极板间的距离为d ,极板长度为L 。
(1)运动状态分析:带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后,受到恒定的电场力作用,且与初速度方向垂直,因而做匀变速曲线运动,类似平抛运动。
(2)运动特点分析:①垂直电场方向做匀速直线运动0v v x = t v x 0=②在平行电场方向,做初速度为零的匀加速直线运动at v y = 221at y =dmUqm Eq a ==③通过电场区的时间:0v L t =④粒子通过电场区的侧移距离:222mdv UqL y = ⑤粒子通过电场区偏转角:2tan mdv UqL=θ ⑥带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。
所以侧移距离也可表示为:θtan 2Ly =常用的结论①垂直电场方向而进入匀强电场的粒子,离开电场时都好像从极板中间位置沿直线飞出的一样.②从静止开始经同一电场加速的并垂直进入同一偏转电场的粒子,离开偏转电场时有相同偏转角和侧移距离.3.粒子在交变电场中的往复运动当电场强度发生变化时,由于带电粒子在电场中的受力将发生变化,从而使粒子的运动状态发生相应的变化,粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动,也可能是变速往复运动.带电粒子是做单向变速直线运动,还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律(受力特点)的形式有关.注意事项:(1)若粒子(不计重力)的初速度为零,静止在两极板间,再在两极板间加上左图的电压,粒子做单向变速直线运动;若加上右图的电压,粒子则做往复变速运动.(2)若粒子以初速度为0v 从B 板射入两极板之间,并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零,则左图的电压能使粒子做单向变速直线运动;则右图的电压也不能粒子做往复运动.所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析.三.示波管1.构造及其应用示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极、荧光屏组成.两电极都不加偏转电压时,由电子枪产生的高速电子做直线运动,打在荧光屏中心,形成一个亮点.这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压,则电子因受偏转电场的作用,打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动.如果再在竖直偏转电极上,加上一随时间变化的信号电压,则亮点在竖直方向上也要发生偏移,偏移的大小与所加信号电压的大小成正比.这样,亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动,一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移.于是在荧光屏上便形成一波形曲线,此曲线反映出信号电压随时间变化的规律.2.示波管的工作原理如上图所示为示波器的原理图,电子枪中炽热的金属丝可以发射电子,初速度很小,可视为零.电子枪的加速度电压为U 0,紧挨着是偏转电极YY ′、XX ′,设偏转电极的极板长均为L 1,板间距离均为d ,偏转电极XX ′的右端到荧光屏的距离为L 2,电子电量为e ,质量为m (不计偏转电极YY ′和XX ′之间的间距).在YY ′、XX ′偏转电极上不加电压时,电子恰能打在荧光屏上坐标的原点.求:(1)若只在YY ′偏转电极上加电压U YY ′=U 1(U 1>0),则电子到达荧光屏上的速度.(2)在第(1)问中,若再在XX ′偏转电极上加上U XX ′=U 2(U 2>0),试在荧光屏上标出亮点的大致位置,并求出该点在荧光屏上坐标系中的坐标值.探讨:电子在电子枪中加速:20021mv eU = 进入偏转电场后作类平抛运动:011v L t =,1011t mdeU at v == 偏转位移:211121t mdeU y ⋅=离开Y Y '电场后,时间为2t ,偏转位移2y . 则212t v y =,0212v L L t +=得:)23(42101121L L dU LU y y y +=+= 同理在X X '电场中可得:)2(42101221L L dU L U x x x +=+= 四.电容器的两种情况 典型例题例1.(2010·全国卷Ⅰ)关于静电场,下列结论普遍成立的是(C ) A .电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低 B .电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C .在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向D .将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功这零例2.在倾角为=θ37o 的足够长的绝缘斜面上,质量5.0=A m kg 、带正电的物块A 和质量25.0=B m kg 的不带电绝缘物块B 正沿斜面上滑。
斜面处于范围足够大、场强E=5×106N/C 、方向平行斜面向上的匀强电场中。
当A 追上B 的瞬间,A 的速度0v =1.8 m/s ,方向沿斜面向上,B 的速度恰为零。
如图所示,A 、B 碰撞过程相互作用时间极短,且A 的电荷没有转移,碰后瞬间A 的速度6.01=v m/s ,方向仍沿斜面向上,碰后经0.60s ,A 的速度变为'1v =1.8 m/s ,在这段时间内两者没有再次相碰,已知A 和斜面间的动摩擦因数15.0=μ,B 与斜面间摩擦可以忽略,A ,B 均可视为质点,sin 37o =0.6,cos37o =0.8,g=10m/s 2。
求:(1)A 、B 第一次碰撞后瞬间B 的速度;(2)A 、B 第一次碰后0.6s 内B 沿斜面向上滑动的最大距离; (3)物块A 所带电荷量。
例3.图甲中B 为电源,电动势=ε27V ,内阻不计,固定电阻1R =500Ω,R 2为光敏电阻,C 为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长21100.8-⨯=l m ,两极板的间距2100.1-⨯=d m 。
S 为屏,与极板垂直,到极板的距离16.02=l m 。
P 为一圆盘,由两个透光率不同的半圆形a 、b 构成,它可绕A A '轴转。
当细光束通过半圆形a 、b 照射光敏电阻R 2时,R 2的阻值分别为1000Ω、2500Ω。
有一细电子束沿图中虚线以速度60100.8⨯=v m/s 连续不断地射入电容器C 。
已知电子电量19106.1-⨯=e C ,电子质量m=31109-⨯kg 。
忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。
假设照在R 2上的光强发生变化时R 2阻值立即有相应的改变。
(1)设圆盘不转动,细光束通过b 照射到R 2上,求电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y ;(计算结果保留二位有效数字)(2)设转盘按图甲中箭头方向匀速转动,每2秒转一圈,取光束照在a 、b 分界处时0=t ,试在图乙给出的坐标纸上,画出电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y 随时间t 的变化图线(0~4s 间)。
要求在y 轴上标出图线最高点与最低点的值。
(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分)例4、(2010·安徽卷)如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上。
t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点。
Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。
上述d、E0、m、v、g 为已知量。
(1)求微粒所带电荷量q 和磁感应强度B 的大小; (2)求电场变化的周期T ;(3)改变宽度d ,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T 的最小值。
【答案】(1)02E v(2)2d v v g π+ (3)(21)2vg π+【解析】(1)微粒做直线运动,则 0mg qE qvB += ① 微粒做圆周运动,则0mg qE = ② 联立①②得:0mgq E =③ 02E B v=④ (2)设微粒从N 1运动到Q 的时间为t 1,作圆周运动的周期为t 2,则12dvt = ⑤ 2v qvB m R= ⑥22R vt π= ⑦ 联立③④⑤⑥⑦得:12;2d v t t v gπ== ⑧ 电场变化的周期 122d vT t t v gπ=+=+ ⑨ (3)若微粒能完成题述的运动过程,要求 2d R ≥ ⑩E -EN 12图1图2联立③④⑥得:22v R g= ○11 设N 1Q 段直线运动的最短时间t 1min ,由⑤⑩○11得 1min 2vt g=因t 2不变,T 的最小值 m i n 1m i n 2(21)2v T t t gπ+=+=练习题1、(2010·重庆卷)某电容式话筒的原理示意图如题18图所示, E 为电源,R 为电阻,薄片P 和Q 为两金属极板,对着话筒说话时,P 振动而Q 可视为不动,在P 、 Q 间距离增大过程中, A .P 、Q 构成的电容器的电容增大(D ) B P 上电荷量保持不变 C M 点的电势比N 点的低 D M 点的电势比N 点的高2、(2010·上海物理)三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a 、b 两点处的场强大小分别为E a 、E b ,电势分别为ϕa 、ϕb ,则( C )(A )E a >E b ,ϕa >ϕb (B )E a <E b ,ϕa <ϕb (C )E a >E b ,ϕa <ϕb (D )E a <E b ,ϕa >ϕb3.如图所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔.右极板电势随时间变化的规律如图所示.电子原来静止在左极板小孔处.(不计重力作用)下列说法中正确的是( AC )A.从t=0时刻释放电子,电子将始终向右运动,直 到打到右极板上B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两极板间振动C.从t=T /4时刻释放电子,电子可能在两极板间振动,也可能打到右极板上D.从t=3T /8时刻释放电子,电子必将从左极板上的小孔中穿出4.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O 点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度V 1从M 点沿斜面上滑,到达N 点时速度为零,然后下滑回到M 点,此时速度为V 2(V 2<V 1)。