《高中物理选修3－1第一章静电场 第13课时 电场中力学综合问题分析课时达标训练含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修3－1第一章静电场 第13课时 电场中力学综合问题分析课时达标训练含解析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理选修 3-1 课时达标训练1应用 1. 电场中的平衡问题分析如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘细线系一带电小球，小球的质量为m，电荷量为 q，为了保证当细线与竖直方向的夹角为 60时，小球处于平衡状态，则匀强电场的场强大小可能是（ ）A. B. C. D. tan60mg qcos60mg qsin60mg qmg q高中物理选修 3-1 课时达标训练2如图所示，有三根长皆为 l=1.00m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的 O 点，另一端分别栓有质量皆为 m=1.0010-2kg 的带电小球 A 和 B，它们的电荷量分别为-q 和+q，q=1.
2、0010-7C，A、B 之间用第三根线连接起来，空间存在大小为 E=1.00106N/C 的匀强电场，场强方向沿水平方向向右，平衡时 A、B 球的位置如图所示.现将 O、B 之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B 球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少（不计两带电小球间相互作用的静电力）? 求解本题的关键是正确地进行受力分析，确定平衡位置，并用功的公式和从能量转化的角度进与原来位置相比，A 球的重力势能减少了 ，=(sin60 )AEmgl l B 球的重力势能减少了，=(sin60cos45 )BEmgl l A 球的电势能增加了 ，cos60AWqE
3、l高中物理选修 3-1 课时达标训练3B 球的电势能减少了，(sin45sin30 )BWqEl两种势能总和减少了 ，BAABWWWEE代入数据得。26 8 10 JW.应用 2. 带电粒子在匀强电场中的直线运动如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间，距下板 0.8cm，两板间的电势差为 300V。如果两板间电势差减小到 60V，则带电小球运动到极板上需要多长时间？本题涉及力的平衡，牛顿第二定律及匀变速直线运动规律等知识。分析求解时不仅要注重综合由得 。2 2112220 8 10300s4 5 10 s()(30060) 10U h.t.UU g 如图所示，AB 是一对平
4、行的金属板。在两极板间加上一周期为 T 的交变电压 U。A 板的电势 0A，B 板的电势随时间的变化规律为：在 0 到 的时间内，（正的常数） ；在到T的时间内B2T0B2T；在 T 到的时间内；在到 2T 的时间内；现有一电子从 A 板上小0B 3 2T0B3 2T0B 孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（ ）高中物理选修 3-1 课时达标训练4A.若电子是在 t=0 时刻进入的，它将一直向 B 板运动B.若电子是在 t=时刻进入的，它可能时而向 B 板运动，时而向 A 板运动，最后打在 B 板上8TC.若电子是在 t=时刻进入的，它可能时而向 B 板运动，时而向
5、 A 板运动，最后打在 B 板上3 8TD.若电子是在 t=时刻进入的，它可能时而向 B 板运动，时而向 A 板运动，最后打在 B 板上2T本题设置多种运动情景，关键是分析出电子在不同情景中的运动情况，特别是注意借助 v-t 图象，使电子的运动过程更直观，避免出错。答案：AB解析：B 板电势的变化规律如图甲所示。A、B 两板间的电场强度大小恒定，方向周期性变化，电子所受的电场力也是大小恒定，方向周期性变化，即 （d 为两极板间距） 。0 0eFeEd 高中物理选修 3-1 课时达标训练5当电子在 t=时刻进入时，在到 的时间内电子先向着 B 板做匀加速运动，后做匀减速运动，速3 8T3 8T5
6、 8T度减为零后，接着向 A 板做匀加速运动，其 v-t 图象如图丁所示。至某时刻 t（对应于图中 t 周上、下两块面积相等）它回到 A 板小孔，并冲出小孔脱离电场，C 不正确。当电子在 t=时刻进入时，它在到 T 的时间内，受指向 A 板的电场力作用被挡在 A 板小孔处。在 T 以2T 2T后的时间内，它的运动情况与在 t=0 时刻进入电场时一样，只会一直向着 B 板，交替着做加速、减速运动，不会时而向 B 板运动，时而向 A 运动，D 不正确。应用 3. 带电粒子在匀强电场中的曲线运动如图所示，热阴极 A 受热后向右侧空间发射电子，电子质量为 m，电量为 e，电子的初速度有从 0到 v 的
7、各种可能值，且各个方向都有。与 A 极相距 L 的地方有荧光屏 B，电子击中荧光屏时便会发光。若在 A 和 B 之间的空间加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场，电场强度为 E，求 B 上受电子轰击后的发光面积。（1）沿极板竖直向上且速率为 v 的电子，收到向右电场力作用做类平抛运动，打到荧光屏上的 P 点。高中物理选修 3-1 课时达标训练6竖直方向：y=vt水平方向： 21 2EeLtm解得。2mLyvEe（2）沿极板竖直向下且速率为 v 的电子，受电场力作用打到荧光屏上的 Q 点，同理可得2mLyvEe 故在荧光屏 B 上的发光面积为 。2 22mLvSyEe一质量为 m、电荷量为 q
8、 的带正电的小球以水平初速度 v0 进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示。今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度 y 与水平方向的位移 x 之间的关系如图乙所示。根据图乙给出的信息，（重力加速度为 g）求：（1）匀强电场场强的大小；（2）小球从进入匀强电场到下降 h 高度的过程中，电场力做的功；（3）小球在 h 高处的动能。本题结合图象考查带电粒子在电场中的运动问题，可以通过图象获得解题信息，即利用图象确高中物理选修 3-1 课时达标训练7所以： 。2 0 22mghmvEqqL（2）电场力做功为：W=-qEh，即： 。222 0 22h mvmghLWL（3）根据动能定理： ，2 01 2
9、kmghqEhEmv得 。22 20 0212 2kh mvEmvL1.如图所示，水平放置的平行板电容器，其正对的两极 A、B 板长均为 L，在距 A、B 两板右边缘 L 处有一竖直放置的足够大荧光屏，平行板电容器的水平中轴线 OO垂直荧光屏交于 O点，电容器的内部可视为匀强电场，场强为 E，其外部电场不计.现有一质量为 m、电荷量为 q 的带电小球从 O 点沿 OO射入电场，最后恰好打在荧光屏上的 O点，小球运动中没有碰撞 A 板或者 B 板，已知重力加速度为 g.则下列说法正确的是( )A.小球一定带负电B.小球一定垂直打在荧光屏的 O点上C.电场力 qE= 4 3mgD.电场力 qE=2
10、mg2.如图所示，在竖直平面内 xoy 坐标系中分布着与水平方向夹 45角的匀强电场，将一质量为 m、带电量为 q 的小球，以某一初速度从 O 点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程 y=kx2，且小球通过点 P(高中物理选修 3-1 课时达标训练8， ).已知重力加速度为 g，则( )1 k1 kA.电场强度的大小为 mg qB.小球初速度的大小为 2g kC.小球通过点 P 时的动能为 5 4mg kD.小球从 O 点运动到 P 点的过程中，电势能减少 2mg k3.如图，质量为 m 的带电小球 A 用绝缘细线悬挂于 O 点，处于静止状态.施加一水平向右的匀强电场后，A向右摆动，摆动的
11、最大角度为 60，则 A 受到的电场力大小为_.在改变电场强度的大小和方向后，小球 A 的平衡位置在 =60处，然后再将 A 的质量改变为 2m，其新的平衡位置在 =30处，A 受到的电场力大小为_.4.如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于 O 点.现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为+Q 和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为 /6.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到 /3，且小球与两极板不接触.求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.高中物理选修 3-1 课时达标训练95.如图所示，平行金属板 M、N 水平放置，板右侧有一
12、竖直荧光屏，板长、板间距及竖直屏到板右端的距离均为 l，M 板左下方紧贴 M 板有一粒子源，以初速度 v0水平向右持续发射质量为 m，电荷量为+q 的粒子.已知板间电压 UMN随时间变化的关系如图所示，其中 .忽略离子间相互作用和它们的重力，忽2 0 08mvUq略两板间电场对板右侧的影响，荧光屏足够大.(1)计算说明，t=0 时刻射入板间的粒子打在屏上或 N 板上的位置;(2)求荧光屏上发光的长度.6.如图，质量均为 m 的两个小球 A、B 固定在弯成 120角的绝缘轻杆两端，OA 和 OB 的长度均为 l，可绕过 O 点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动，空气阻力不计.设 A 球带正电，B 球
13、带负电，电量均为 q，处在竖直向下的匀强电场中.开始时，杆 OB 与竖直方向的夹角 0=60，由静止释放，摆动到 =90的位置时，系统处于平衡状态，求:(1)匀强电场的场强大小 E;(2)系统由初位置运动到平衡位置，重力做的功 WG和静电力做的功 WE;高中物理选修 3-1 课时达标训练10(3)B 球在摆动到平衡位置时速度的大小 v.参考答案与解析参考答案与解析1.C2.BC动能为: ，故 C 正确;小球从 O 到 P 电势能减少，且减少的电势能等于克服222 0115()224ymgmvm vvk电场力做的功，即 ，故 D 错误.故选 BC.1cos45EmgWqEkk AA3. ;mg3
14、 3mg4.解:设电容器电容为 C.第一次充电后两极板之间的电压为 QUC两极板之间电场的场强为E=UdE=Ud式中 d 为两极板间的距离.按题意，当小球偏转角 1=/6 时，小球处于平衡位置.设小球质量为 m，所带电荷量为 q，则有FTcos1=mgFTsin1=qE式中 FT为此时悬线的张力高中物理选修 3-1 课时达标训练11联立式得 1tanqQ mgCd设第二次充电使正极板上增加的电荷量为 Q，此时小球偏转角 2=/3，则 2()tanq QQ mgCd 联立式得 12tan tanQ QQ 粒子在水平方向的位移: ，粒子打在下极板上距左端 处;01 2vv tl2l(2) 时射入极板的粒子打在荧光屏的最下方，粒子在极板间的运动时间: ，02ltv1 00022llltvvv粒子离开极板时的竖直分速度: ，0 1104yqUvattvml粒子离开极板到打在荧光屏上的时间: ，2 0ltv粒子在竖直方向的偏移量:y=l+vyt2=5l，在 时刻进入极板的粒子在极板间做匀速直线运动，离开极板后沿水平方向做匀速直线运动，粒子0ltv垂高中物理选修 3-1 课时达标训练12静电力做功3(cos30cos60 )cos606EWqElqElmgl(3)小球动能的改变量k2 3(1)3GEEWWmgl小球的速度 k2 3(1)3Evglm0
