2022年高考物理经典例题专题剖析 .pdf
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1、学习必备欢迎下载2010 年高考二轮复习物理经典例题专题剖析:带电粒子在场中的运动例 1如图所示,在某水平方向的电场线AB上 ( 电场线方向未标明) ,将一受到水平向右恒定拉力的带电粒子(不计重力)在A 点由静止释放,带电粒子沿AB方向开始运动,经过B点时的速度恰好为零,则下列结论正确的有()A粒子在A 、B两点间移动时,恒力做功的数值大于粒子在AB两点间电势能差的绝对值B可能 A点的电势高于B点的电势,也可能A点的电势低于B点的电势CA处的场强可能大于B处的场强D粒子的运动不可能是匀速运动,也不可能是匀加速运动解析 :根据动能定理,恒力做的正功跟电场力做的负功,数值相等,即恒力做功跟电势能之
2、差的绝对值应相等,A错误;带电粒子从A点由静止开始向B运动,经过 B点时速度为零,这表明带电粒子在恒力和电场力作用下先做加速运动后做减速运动,因此粒子的运动不可能是匀速运动。同时表明电场力的方向向左。粒子先做加速运动,说明水平向右的恒力大于水平向左的电场力,后做减速运动,表明后来水平向左的电场力大于水平向右的恒力,因此粒子不可能做匀加速运动,D选项正确;粒子在B处受到的电场力比A处大,因此B处的场强大于 A处的场强, C选项错误;如粒子带正电,电场线方向应由B指向 A、B点电势高于A点电势;如粒子带负电,电场线方向应由A指向 B,A点电势高于B点电势。因此, A、B两点电势的高低无法判断。答案
3、 :BD点评 :此题是动力学观点与电场性质、能量观点等知识点的综合应用判断题目。例 2 如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,以带负电荷的小球从高h 的 A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动。已知小球所受到电场力是其重力的3/4 ,圆环半径为R,斜面倾角为=53, sBC=2R。若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h 至少为多少?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页学习必备欢迎下载解析 : 小球所受的重力和电场力都为恒力,故可两力等效为一个力F, 如图可知F1.2
4、5mg,方向与竖直方向左偏下37o,从图中可知,能否作完整的圆周运动的临界点是能否通过D点,若恰好能通过D点,即达到D点时球与环的弹力恰好为零。由圆周运动知识得:RvmFD2即:RvmmgD225.1由动能定理有:221)37sin2cot(43)37cos(DmvRRhmgRRhmg联立可求出此时的高度h=10R点评 :用极限法通过分析两个极端(临界)状态,来确定变化范围,是求解“范围类”问题的基本思路和方法。当F供=F需时,物体做圆周运动;当F供F需时物体做向心运动;当F供F需时物体做离心运动,这是分析临界问题的关键。例 3如图所示, 竖直固定的光滑绝缘的直圆筒底部放置一场源A,其电荷量Q
5、 = 4103 C,场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为rQkU,其中 k 为静电力恒量,r 为空间某点到A的距离有一个质量为m = 0.1 kg 的带正电小球B,B球与 A球间的距离为a = 0.4 m , 此时小球 B处于平衡状态, 且小球 B在场源 A形成的电场中具有的电势能表达式为rQqk,其中 r 为 q 与 Q之间的距离。有一质量也为m的不带电绝缘小球C从距离 B的上方 H = 0.8 m处自由下落,落在小球B上立刻也小球B粘在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,它们向上运动到达的最高点P。 (取 g = 10 m/s2,k = 9 109Nm2/C2) ,求:(1) 小
6、球 C与小球 B碰撞后的速度为多少?(2) 小球 B的带电量q 为多少?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页学习必备欢迎下载(3)P 点与小球A之间的距离为多大?(4) 当小球 B和 C一起向下运动与场源A距离多远时,其速度最大?速度的最大值为多少?解析 :(1) 小球 C自由下落H距离的速度v0 = gH2= 4 m/s小球 C与小球 B发生碰撞,由动量守恒定律得:mv0 = 2mv1,所以 v1 = 2 m/s(2) 小球 B在碰撞前处于平衡状态,对B球进行受力分析知:2aqQkmg代入数据得:81094qC(3)
7、C 和 B向下运动到最低点后又向上运动到P点,运动过程中系统能量守恒,设P与 A之间的距离为x,由能量守恒得:xQqkaxmgaQqkmv)(222121代入数据得: x = (0.452) m (或 x = 0.683 m)(4) 当 C和 B向下运动的速度最大时,与A之间的距离为y,对 C和 B整体进行受力分析有:22yQqkmg,代入数据有:y = 52m (或 y = 0.283 m)由能量守恒得:yQqkyamgmvaQqkmv)(22212212m21代入数据得:m/s2816mv(或 vm = 2.16 m/s)点评 :此题是动量守恒和能量守恒与电学知识的综合。例 4 质谱仪是一
8、种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示。离子源 S产生带电量为q 的某种正离子,离子产生出来时速度很小,可以看作是静止的。粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场,然后经过小孔S2和 S3后沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上。(1) 小孔 S1和 S2处的电势比较, 哪处的高?q在小孔 S1和 S2处的电势能, 哪处高?如果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页学习必备欢迎下载容器 A接地且电势为0,则小孔S1和 S2处的电势各为多少?( 设小孔极小,
9、其电势和小孔处的电极板的电势相同)(2) 求粒子进入磁场时的速率和粒子在磁场中运动的轨道半径。(3) 如果从容器下方的S1小孔飘出的是具有不同的质量的带电量为q 的正离子, 那么这些粒 子 打 在 照相 底 片 的同一位 置 , 还是 不 同 位置?如 果 是 不同 位 置 ,那么质 量 分 别为,.3,2, 1,mmmm的粒子在照相底片的排布等间距吗?写出说明。解析 : (1) 由于电荷量为带正电的粒子,从容器下方的S1小孔飘入电势差为U的加速电场,要被加速, S1和 S2处的电势比较,S1处的高,从小孔S1到 S2电场力做正功,电势能减小,所以粒子在小孔S1处的电势能高于在S2处。如果容器
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