《2013高考物理 真题分类解析 专题25 带电粒子在电场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理 真题分类解析 专题25 带电粒子在电场中的运动（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013高考物理分类解析专题二十五、带电粒子在电场中的运动1（19分）（2013全国高考大纲版理综第25题）一电荷量为q（q0）、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，在t0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图所示。不计重力，求在t0到tT的时间间隔内at0.25T0.5T0.75TTE02E0E02E00 （1）粒子位移的大小和方向； （2）粒子沿初始电场反方向运动的时间。1（19分）解法一：粒子在0T/4、T/4T/2、T/23T/4、3T/4T时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为a1、a2、a3、a4，由牛顿第二定律得vt0.25T0.5T0.75TTv1v10图（b）at0.2
2、5T0.5T0.75TT2qE0/mqE0/m2qE0/mqE0/m0图（a） 、 （每个式子1分） 由此得带电粒子在0T时间间隔内运动的at图像如图（a）所示（2分），对应的vt图像如图（b）所示（3分），其中 （1分）由图（b）可知，带电粒子在t0到tT时的位移为 （2分） 联立解得 （2分） 它的方向沿初始电场正方向。 （1分） （2）由图（b）可知，粒子在t3T/8到t5T/8内沿初始电场反方向运动，总的运动时间为 （4分） 解法二：带电粒子在粒子在0T/4、T/4T/2、T/23T/4、3T/4T时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为a1、a2、a3、a4，由牛顿第二定律得 、 （每
3、个式子1分） 设粒子在tT/4、tT/2、t3 T/4、tT时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4，则有 、 （每个式子1分） 设带电粒子在t0到tT时的位移为s，有 （4分） 解得 （2分） 它的方向沿初始电场正方向。 （1分） （2）由电场的变化规律知，粒子从tT/4时开始减速，设经过时间t1粒子速度为零，有 ，解得 t1T/8 （1分） 粒子从tT/2时开始加速，设经过时间t2粒子速度为零，有 ，解得 t2T/8 （1分）设粒子从t0到tT内沿初始电场反方向运动的时间为t2，有 t （1分） 解得tT/4 （1分）2（2013高考浙江理综第24题）(20分)“电子能量分析器”主要由处于真
4、空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心圆金属半球面A和B构成，A、B为电势值不等的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为e、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N，其中动能为Ek0的电子沿等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间。忽略电场的边缘效应。（1）判断球面A、B的电势高低，并说明理由；（2）求等势面C所在处电场强度E的大小；（3）若半球面A、B和等势面C的电势分别为A、B和C，则到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量EK左和EK右分别为多少？（4）比较
5、|EK左|和|EK右|的大小，并说明理由。解析：（1）电子(带负电)做圆周运动，电场力方向指向球心，电场方向从B指向A，B板电势高于A板。（2）据题意，电子在电场力作用下做圆周运动，考虑到圆轨道上的电场强度B大小相同，有：eE=mv2/R，Ek0= mv2/2，R=(RA+RB)/2，联立解得：E=（3）电子运动时只有电场力做功，根据动能定理，有：EK=qU对到达N板左侧边缘的电子，电场力做正功，动能增加，有：EK左=e(B-C)对到达N板右侧边缘的电子，电场力做负功，动能减小，有：EK右=e(A-C)（4）根据电场线的特点，等势面B与C之间的电场强度大于C与A之间的电场强度，考虑到等势面间距
6、相等，有：B-CA-C即：EK左EK右3. （2013全国新课标理综II第24题）如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘轨道，轨道平面与电场方向平行。一电荷量为q（q0）的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力分别为Na和 Nb。不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。【命题意图】 本题主要考查受到约束的带电质点在匀强电场中的运动、牛顿第二定律、动能定理及其相关的知识点，意在考查考生灵活应用知识解决问题的能力。解：质点所受电场力的大小为：f=qE，设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有：f+Na=m Nb f =m 设质点经过a点
7、和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有Eka=mva2 Ekb=mvb2 根据动能定理有：Ekb- Eka=2rf， 联立式解得：E=( Nb - Na)Eka=( Nb +5 Na) Ekb=(5 Nb + Na) 式（1分）式（2分）式（2分）式（1分）式（1分）式（1分）式（2分）式（2分）式（2分）【方法技巧】解决受到约束的带电质点在匀强电场中的运动，在某个位置分析受力，应用牛顿第二定律列出相关方程，对运动过程，应用动能定理列出相关方程联立解得。4（2013高考上海物理第32题）(12分)半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图所示，图中E0已知，Er
8、曲线下OR部分的面积等于R2R部分的面积。(1)写出Er曲线下面积的单位；(2)己知带电球在rR处的场强EkQr2，式中k为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?(3)求球心与球表面间的电势差U；(4)质量为m，电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?解析：（1）Er曲线下面积的单位为伏特。（2）由点电荷的电场强度公式，E0=kQ/R2，解得：该均匀带电球所带的电荷量Q= E0 R2/k。（3）根据Er曲线下面积表示电势差，球心与球表面间的电势差U= E0 R/2。（4）根据题述Er曲线下OR部分的面积等于R2R部分的面积，球体表面到2R处的电势差U= E0 R/2。由动能定理，qU=mv2，解得：v=。
