专题三带电粒子在电场中的运动（交变电场复合场）（解析版）公开课.docx

《专题三带电粒子在电场中的运动（交变电场复合场）（解析版）公开课.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题三带电粒子在电场中的运动（交变电场复合场）（解析版）公开课.docx（9页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、专题三带电粒子在电场中的运动（交变电场复合场）一、解答题1.如图所示，在电场强度大小为E=且水平匀强电场中，有一根长为/的绝缘细线，34一端固定在。点，另一端系一个质量为，电荷量为4的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，能沿着如图圆弧虚线运动到B点，重力加速度为g,求:（1）小球从开始释放到最低点8的电势能变化了多少；（2）小球运动B点时，受到的拉力大小；（3）小球离开B点后，偏离竖直方向的最大摆角。B【答案】（1）*侬；（2）（3-苧）mg；（3）30【详解】（1）小球到达最低点8的过程中电势能的变化量为V屯=EqI=与mg1由于电场力做负功，所以电势能增加了日山g;（2）

2、小球从A点运动到8点，由动能定理得rng1-Eq1=mv1在3点对小球有F1mg=牛解得Rr=（3番）mg（3）设最大摆角为仇由动能定理得mg1cos-Eq1Q+sin。）=0解得2.如图甲所示，热电子从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Uo,偏转电场板间距离1=6cm,极板长为21下极板接地，偏转电场极板右端到荧光屏的距离也是21在两极板间接一交变电压，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%（用电子比荷巴、加速电压Uo

3、表示）；m（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：【答案】（1）；（2）Is；（3）16.2cm【详解】（1）电子经加速电场加速，有-nvo-O=eto%1242菽%)电子进入偏转电场时的速度（2）经偏转电场偏转电子的最大侧移量为1rym=-1可得偏转电压最大为Ufn=O.5UO每个周期时间内荧光屏出现“黑屏”（无电子打在屏幕上）的时间为0.8-0.5，14s=1s0.8+0.4（3）设荧光屏上电子的侧移量为匕如图所示Y1+21C-=3y1电子向上在屏上的最大侧移量为K/=-3=9cm2当电子向下偏转时，因为Y=3y0.9d0时

4、,z7=o.81当d0.9d时，曲=nmbd%;当d09d。时，=0.8bhv0-r/d【详解】（1）收集效率为81%,即离下板0814,的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为U,在水平方向有1=%/在竖直方向有0.8Id。=-4?/其中虹minmda当减少两板间距是，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率。收集效率恰好为100%时，两板间距为4,。如果进一步减少d,收集效率仍为100%。因此，在水平方向有1=V0Z在竖直方向有=12其中联立得40=09d（2）通过前面的求解可知，当d09d时，收集效率为100%；当d09d0时，设距下板X处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有根

5、据题意，收集效率为联立得a鸣J（3）稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量M.=ntnbavii当d0.94时，7=b因此f1j=nmbavii当d09d时，=0.81fj,因此M八Q1a4=0.8nmbvnZd5 .在光滑绝缘水平面上放置一质量切=0.2kg、电荷量片10化的小球，小球系在长1=O.5m的绝缘细线上，线的另一端固定在。点，整个装置放置于E=2x1061C的匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿。4方向，如图所示（此图为俯视图）。现给小球一初速度使其绕。点做圆周运动，小球经过力点时细线的张力尸=140N,小球可视为质点。求:（1）小球运动过程中的最大动能。（2）若小球运动到动能最小

6、位置时细线被剪断，则小球经过多长时间其动能变为最小动能的2倍？（3）当某次小球运动到A点时，电场方向突然反向但场强大小不变，并且此后小球每转过乃rad场强均反向且场强大小不变，求：若细线能承受的最大张力En=160N,求绳断时小球速度的大小。若细线最大张力足够，从电场第一次反向开始，小球转过角度。满足乃6V2九时，求绳子张力尸r关于。的表达式。【答案】(1)30J；(2)0.1s；(3)20ms;耳=60COSe+240(N)【详解】(1)小球由其他位置到A点，电场力均做正功，所以小球在A点动能最大，在4点，根据牛顿第二定律得T-Eq=W7最大动能为Ekm=-=30JKnI2(2)小球运动到8点时，动能最小，根据动能定理得一EqZ1=；叫2一Ekm解得vft=10ms绳断后，小球做类平抛运动，当末动能是B点动能的两倍时，有C1212-fnvg=nv解得=102ms其速度角满足cosO=-=v,2所以*m解得/=O.Is(3)设小球转过的角度为，时，绳子拉断，则有1(1-cosa)=Mvf-Ekm,%cos+nax=等41解得a=tv1=20ms设小球转过的角度为。时，绳子拉断，则有2Eq1+Eq1-cos(=mv-Ekm,EqCOS(6-不)+Er=*解得Er=60CoSe+240(N)