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1、计算题 如图所示一带电粒子以竖直向上的初速度v自A点进入场强为E,方向水平向右的匀强电场。当粒子到达B点时,速度大小仍为v,但方向变为水平,(重力加速度为g)求
(1)A、B两点的电势差为多少?
(2)从A点运动到B点所经历的时间为多少? ">
时间:2019-06-23 22:51:05
1、计算题 如图所示一带电粒子以竖直向上的初速度v自A点进入场强为E,方向水平向右的匀强电场。当粒子到达B点时,速度大小仍为v,但方向变为水平,(重力加速度为g)求
(1)A、B两点的电势差为多少?
(2)从A点运动到B点所经历的时间为多少?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/amsbfigf4cr.gif\">
参考答案:解:设A到B运动时间为t,带电粒子质量m,为带电量为q
水平方向:Eq/m=v/t
竖直方向:g=v/t
得Eq=mg,m/q=E/g
t=v/g
x=vt/2 600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/dpzemeyypvq.gif\">
得UAB=Ev2/2g
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,在距地面一定高度的地方以初速度v0向右水平抛出一个质量为m,带负电,电量为Q的小球,小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离。求:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qnijfyi0nkx.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)若在空间加上一竖直方向的匀强电场,使小球的水平距离增加为原来的2倍,求此电场场强的大小和方向
(2)若除加上上述匀强电场外,再加上一个与v0方向垂直的水平匀强磁场,使小球抛出后恰好做匀速直线运动,求此匀强磁场感应强度的大小和方向
参考答案:(1)E=\"3mg/4Q\" ;电场强度方向竖直向下?(2)mg/4Qv0;磁场方向垂直纸面向外
本题解析:(1)只在重力作用下的过程中有:
s=v0t ……………………①(1分),?600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/0sdt2sdr3cx.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">………………………②(1分)
加上匀强电场后的过程中有:
2s=v0t′………………③(1分),?600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/e2q1lizcbjl.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">………………………④(1分)
由①②③④式解得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qre5hgzymfs.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?…………………………………………… ⑤(2分)
由mg-QE=\"ma\" ………………………………………………………………⑥(2分)
由④⑤⑥式解得:E=\"3mg/4Q?\" ……………………………………………⑦(2分)
又小球带负电,所以电场强度方向竖直向下………………………………(2分)
(2)再加上水平方向的匀强磁场,由题意有:
mg=QE+QBv0……………(2分),?解得:B=mg/4Qv0…………………(2分)
由左手定则可得:磁场方向垂直纸面向外……………………………………(2分)
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限有沿-y方向的匀强电场,第Ⅳ象限有垂直于纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m、带电量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0沿-x方向从坐标为(3l,l)的P点开始运动,接着进入磁场后由坐标原点O射出,射出时速度方向与y轴方向夹角为45°,求:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/yxwk2vs0v3x.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)粒子从O点射出时的速度v;
(2)电场强度E的大小;
(3)粒子从P点运动到O点所用的时间.
参考答案:(1) v=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvoxxudpabt.png\" style=\"vertical-align:middle;\">v0?(2) E=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/5mwpyox2fc0.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(3) T=t1+t2=(2+
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/gdtzzezuoku.png\" style=\"vertical-align:middle;\">)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/w5tiaj332w3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,进入磁场后做匀速圆周运动,最终由O点射出.(如图)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/spwtbf4uvvk.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
根据对称性可知,粒子在Q点时的速度大小与粒子在O点的速度大小相等,均为v,方向与-x轴方向成45°角,则有?
vcos45°=v0?(2分)?解得v=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvoxxudpabt.png\" style=\"vertical-align:middle;\">v0?
(2)在P到Q过程中,由动能定理得
qEl=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qtk4r35w1tb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">mv2-
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qtk4r35w1tb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">m
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/1141ubaurup.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?解得E=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/5mwpyox2fc0.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
(3)设粒子在电场中运动的时间为t1,则l=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qtk4r35w1tb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">a
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/limlob1bt5i.png\" style=\"vertical-align:middle;\">=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ekgrnxl0n2u.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/limlob1bt5i.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,由几何关系得600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/arg4ztdzrtk.png\" style=\"vertical-align:middle;\">=3l-v0t1?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvoxxudpabt.png\" style=\"vertical-align:middle;\">r=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/arg4ztdzrtk.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
粒子在磁场中的运动时间为? t2=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/fzwy1d3vl1g.png\" style=\"vertical-align:middle;\">×
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/nnctkzhnmqe.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
由以上各式联立求得粒子在由P到O过程中的总时间为T=t1+t2=(2+600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/gdtzzezuoku.png\" style=\"vertical-align:middle;\">)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/w5tiaj332w3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
点评:带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程,然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化的观点,选用动能定理和功能关系求解.
本题难度:一般
4、计算题 (12分)如图所示,两带电平行板A、B间的电场为匀强电场,场强E=4.0×102V/m,两板相距d=0.16m,板长L=0.30m。一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转,不计带电粒子所受重力,600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/t25np5ekshe.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
求:(1)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为多大;
(2)粒子飞出电场时速度偏转角的正切值600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qoyb3y0xjso.png\" style=\"vertical-align:middle;\">.
参考答案:(1)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/e0ugyrr1xgo.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/n0j0zutkrud.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,应用运动的合成和分解的方法。
(1)由类平抛运动的规律可知:
粒子在水平方向做匀速直线运动:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/l5gg2niihpp.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(2分)?
粒子在竖直方向做匀加速运动:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/u50fpa11yh4.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(2分)?
且由牛顿第二运动定律知: qE=ma(2分)
联立以上各式可得: 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/dhvmqq2hcu4.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(1分)?
(2)经分析可知:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/miz0rbxjcjj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(2分),
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/cf2l2h1gj4q.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分)?
得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/1a5uush25os.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(1分)
点评:中等难度。①此题是典型的带电粒子的偏转问题.解决此类问题要注意将运动分解:沿初速度方向为匀速直线运动,沿电场力方向为初速度为零的匀加速度直线运动.②注意恰好飞出的临界条件.
本题难度:一般
5、填空题 长为L的平行金属板,板间形成匀强电场,一个带电为+q、质量为m的带电粒子,以初速v0紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与下板成30°,不计粒子重力,则匀强电场的场强大小E=__________,两板间的距离d=__________600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/nxvcjy0m3z1.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
参考答案:(4分)?600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/hwstirauqdi.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/dgpe20mq5ti.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:根据平抛运动规律可得600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ptfd2g2ejc5.png\" style=\"vertical-align:middle;\">、
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/j41svgev511.png\" style=\"vertical-align:middle;\">、
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/1z54t51mqph.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,故可解得,匀强电场的场强大小
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/yootkccok2f.png\" style=\"vertical-align:middle;\">;两板间的距离
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/2cpld33pcvx.png\" style=\"vertical-align:middle;\">;
本题难度:一般