高中物理電場綜合題的類型整理

1、電場綜合題的類型整理考試說明中要求：電場中涉及力的平衡問題時可以考慮重力，而帶電粒子在電場中的運動問題不要求考慮重力。因此同學們在解帶電粒子在電場中的加速問題和偏轉(zhuǎn)問題時，應該明確知道高考題是不會考慮重力的。具體類型如下：一、電場力參與的物體平衡問題：1、在場強為E、方向豎直向下的勻強電場中，有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球，電荷量分別為+2q和-q,兩小球用長為L的絕緣細線相連，另用絕緣細線系住帶正電的小球，懸掛在O點而處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g,細線均拉緊，求、細線對懸點O的拉力的大小。、兩球間拉力的大小。 +2qO2mg Eq2kq2 mg - Eq - -L2-2、如圖，兩根長均為L的絕緣

2、細線下端懸掛質(zhì)量為m電荷量分別為+q和-q的兩小球A和B,處于水平向左的勻強電場中，使連接兩球的長度也為L的細線剛好拉緊，并使兩小球都處于靜止狀態(tài)，求、勻強電場場強的大小。、OA繩的拉力。、若剪斷 OBL系統(tǒng)二、帶電粒子在電場中的加速：1、質(zhì)子和a粒子以相同的初速度逆著電場方向進入同一足夠大的勻強電場，求： 、通過的最大位移之比和通過最大位移所用時間之比。、若以相同的初動能進入，結(jié)果如何？1:2 1:2 1:1 2:12、在金屬板A、B間加上如圖22乙所示的大小不變、方向周期性變化的交變電壓 U,其周 期是T?，F(xiàn)有電子以平行于金屬板的速度 vo從兩板中央射入。已知電子的質(zhì)量為 m電荷量 為e,

3、不計電子的重力，求：(1)若電子從t=0時刻射入，在半個周期內(nèi)恰好能從 A板的邊 緣飛出，則電子飛出時速度的大小。(2)若電子從t=0時刻射入，恰能平行于金屬板飛出，則金屬板至少多長？（3）若電子恰能從兩板中央平行于板飛出，電子應從哪一時刻射入，兩板間距至少多大?A_UoVoO oUab中B-Uo甲T/2T3T/22T乙Ot（1） WE = aekU 01212e = mvt 一 一 mv0 222（2） L=V0T（4 分）（3）射入時間 t =T + kT（k=0、1、2.）（2 分）422U ed 1 U e Ta =dm42dm16d =T（4分）3、在與x軸平行的勻強電場中，一帶電量

4、為2X 10-6C、質(zhì)量為4X 10-2kg的帶電物體在絕緣光滑水平面上沿著 x軸作直線運動，其位移隨時間的變化規(guī)律是x=0.3 t 0.05 t：式中x、t均用國際單位制的基本單位.求：（1）該勻強電場的場強；（2）從開始運動到第 5s末帶電物體所運動的路程；（3）若第6s末突然將勻強電場的方向變?yōu)?y軸方向，場強大小保持不變，在 08s內(nèi)帶電物體電勢能的增量.解：（1）加速度 a= - 0.1m/s 2（1 分）場強 E= F/q=maq=4X10 &0.1/2 X10 6 N/C =2X103N/C（3 分）V0 = 0.3m/s（1 分） 減速時間為 11 = v% = 0.3/0.1

5、s = 3s （1 分）帶電物體所經(jīng)過的路程為s = Xi + x2=0.3 X3 0.05 X3 2+0.1 X2 2/2 = 0.65m（2 分）（3）第6s末帶電物體的位移為 0,（1分）第 8s 末 y= at22/2 =0.1 X2 2/2m= 0.2m（2 分）帶電物體電勢能的增量為 E= Eqy= -2X103X2X10 6X0.2J = 8X10 4J （2 分）4、如圖a所示，為一組間距 d足夠大的平行金屬板，板間加有隨時間變化的電壓（如圖 b 所示），設U）和T已知。A板上O處有一靜止的帶電粒子，其帶電量為 q,質(zhì)量為m（不計重力)，在t=0時刻起該帶電粒子受板間電場加速向

6、B板運動，途中由于電場反向，粒子又向A板返回(粒子未曾與 B板相碰)。(1)當U=2U0時求帶電粒子在t=T時刻的動能；(2)為使帶電粒子在 0T時間內(nèi)能回到 O點，U要大于多少？ 3U0(a)(b)5、如圖所示，沿水平方向放置一條平直光滑槽，它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板，板相距3.5 L。槽內(nèi)有兩個質(zhì)量均為 m的小球A和B,千A帶電量為+2q,球B帶電量為一3q,兩球由長為2L的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng)。最初A和B分別靜止于左板的兩側(cè)，離板的距離均為L。若視小球為質(zhì)點，不計輕桿的質(zhì)量，在兩板間加上與槽平行向右的勻強電場E后(設槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場的分布)，求：球B剛進入電

7、場時，帶電系統(tǒng)的速度大小。帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零時球A相對右板的位置。(3)帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零所需的時間。三、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)：基礎(chǔ)回顧：設真空中兩平行金屬板板間距離為 d,板長為l , 板間加以電壓 U,如圖所示，一質(zhì)量為 m電量為q的 粒子以V0的初速度沿中軸線射入，且能從板間射出。離開電場時y方向分速度vy離開電場時y方向上的位移：y離開電場時偏轉(zhuǎn)角。：tan 8試證明：將帶電粒子射出電場時運動的方向反向延長與x軸的交點，必在-處。2若粒子不能從板間穿出（如圖），則運動時間tU2中偏轉(zhuǎn)，則偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角若靜止的帶電粒子先在電場U中加速度，然后進入電場分

8、別為:練習：1、如圖所示，一束帶電粒子（不計重力）垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，試討論以下情況中，粒子應具備什么條件下才能得到相同的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角（）（UK d、L保持不變）（1）進入偏轉(zhuǎn)電場的速度相同（2）進入偏轉(zhuǎn)電場的動能相同（3）先由同一加速電場加速后，再進入偏轉(zhuǎn)電場2、如圖所示，一電子束（不考慮重力）從丫軸上的a點平行于x軸方向射入第一象限區(qū)域， 射入的速度為V0,電子的質(zhì)量為 m電荷量為e。為了使電子束能通過 x軸上的b點，在第 一象限的某區(qū)域加一個沿 y軸正方向的勻強電場， 此電場電場區(qū)域沿 y軸方向為無限長，沿 x軸方向的寬度為 s,電場邊界理想。已知 a點的坐標為（0, L）,

9、 b點的坐標為（2s, 0）。 求：（1）電子束在第一象限運動的時間t為多少？（2）若勻強電場的左邊界恰好與 y軸重合，則該勻強電場的場強為E多大？（3）若勻強電場的右邊界恰好經(jīng)過b點，則電子經(jīng)過 b點時的動能 &為多大?（1）沿X軸方向的運動始終是勻速運動，t=2s/v 0（2分）“y（2）設場強為E,則電子在電場中的加速度 a=Ee（1分）a _V0t Ee t . TOC o 1-5 h z 離開電場時 Y方向的速度 Vy=a =（2分）2 m 22 .L=1a（ 1）2+Vy-（2 分）E=m ,L （1 分） HYPERLINK l bookmark95 o Current Docu

10、ment 2 223eS2（3）電子先作勻速運動，后作類平拋1 t2LVM=M, L= - Vy- （2 分）V y =0 （2 分）212212 4Lm=_m（V；+Vx2）= mVo2（i+2 ） （2分） HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 22sU,相距為d,兩板間形成勻強+q,從兩板下端連線的中點P以豎3、如圖所示，兩帶電平行板豎直放置，開始時兩板間電壓為 電場.有一帶電粒子質(zhì)量為 m (重力不計)、所帶電量為直速度V。射入勻強電場中，要使得帶電粒子落在A板M點上，試求:此過程中電場力做的功M點離板下端的高度P點以速度V。豎直射入勻強電

11、場,若將A板向左側(cè)水平移動d/2 ,此帶電粒子仍從兩板間電壓應增大還是減??？電壓應變?yōu)樵瓉淼膸妆叮?4)若將A板向左側(cè)水平移動 d/2時兩板電壓保持為 v /從P點豎直射入勻強電場？W =Uq (3 分)2U,則此帶電粒子應以多大的速度dJa22Vo(2分)式中a =旦=四 m dm（1分）圖8-37解得M點離板下端的高度h =Vod（1 分）(3)電壓應增大(1分)，兩分運動時間相等有得 a2 = 2a1（2分）由此推得兩板間電壓關(guān)系為 廿=3口，電壓應變?yōu)樵瓉淼?3倍 (1分)/ 3 /2(4)電壓不變，則 Ed =E d ,得加速度關(guān)系 a = a (1分)23由式d=2a y/qU h

12、 V。=3m d 3（2分）4、如圖甲所示，場強大小為 E、方向豎直向上的勻強電場內(nèi)存在著一半徑為R的圓形區(qū)域，O點為該圓形區(qū)域的圓心，A點是圓形區(qū)域的最低點，B點是最右側(cè)的點。在 A點有放射源釋放出初速度大小不同、方向均垂直于場強向右的正電荷，電荷的質(zhì)量為簿 電量為q,不計重力。試求：(1)電荷在電場中運動的加速度多大?(2)運動軌跡經(jīng)過 B點的電荷在A點時的速度多大?(3)某電荷的運動的軌跡和圓形區(qū)域的邊緣交于P點，/ POA=e，請寫出該電荷經(jīng)過 P點時動能的表達式。(4)若在圓形區(qū)域的邊緣有一接收屏CBD C、D分別為接收屏上最邊緣的兩點，如圖乙，ZCOB=/ BOD=30 。求該屏上

13、接收到的電荷的末動能大小的范圍。(1) a =Eq(2 分)1R= v 0t , R= 2at2Eqm三個式子可解得:V0(2)由(2分)EqR 2m(3) Rsin 0 = v ot, RRcos 01 at2 aEq三個式子可得2V02 -EqRin e2m1-cos 0 )J(2分)212 _EqFSin o2 m v - 4(1-cos 0 )EqR1+cos 0 )(1分)1經(jīng)過P點時的動能：E=Eq( R Rcos 0 )+萬i(4)由第(3)小題的結(jié)論可以看出，當 增大，因此D點接收到的電荷的末動能最小,m v02 = 4 EqR(5-3cos 0 )(2分)。從0。變化到180

14、。，接收屏上電荷的動能逐漸C點接收到的電荷的末動能最大。(2分)1Ed=Ec( R Fbos 0 )+ 22m vod =14 EqR(5-3cos607 一 八石EqR (1分) o1Eq R FCos 0 )+ 22m voc =14 EqR(5-3cos12013EqR (1 分)所以，屏上接收到的電荷的末動能大小的范圍為7E EqR o13 一 ，八、V EqR(2 分)o5、如圖(a)所示，A B為兩塊平行金屬板，極板間電壓為 Uab=1125V ,板中央有小孔O和。現(xiàn)有足夠多的電子源源不斷地從小孔 O由靜止進入 A、B之間。在B板右側(cè)，平行 金屬板 M N長L=4X 10-2m,板

15、間距離d=4X 10-3m,在距離 M N右側(cè)邊緣L2=0.1m處有一熒 光屏P,當M N之間未加電壓時電子沿 M板的下邊沿穿過，打在熒光屏上的 O”并發(fā)出熒光。 現(xiàn)給金屬板 M N之間加一個如圖(b)所示的變化電壓 U1,在t=0時亥L M板電勢低于N板。已知電子質(zhì)量為 me =9.0M10kg,電量為e = 1.6M109C。每個電子從 B板上的小孔 O射出時的速度多大?打在熒光屏上的電子范圍是多少 ？打在熒光屏上的電子的最大動能是多少？A BO e 丁解：(1)eU電子經(jīng)A、12= mv02B兩塊金屬板加速，有2eU 2 1.6 10,9 1125v0 =m9 103m/s = 2x10

16、7m/s(3 分)(2)當u = 22.5V時，電子經(jīng)過 MN極板向下的偏移量最大，為1 eU2 y = 2 md TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 11.6 10,9 22.50.04m = 2M10J3m(3 分)_ HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 2 9 Io41 4 102 107YKd,說明所有的電子都可以飛出M N.此時電子在豎直方向的速度大小為eU2 L 1.6 10,9 22.5 4 10二， C ,Vy = -=予7-m/s = 2 10 m/s HYPERLINK l bookmark72 o Current Document md Vo 9 104 102 10電子射出極板 MN到達熒光屏P的時間為t2 工gs=5 10%v02 10電子射出極板MN到達熒光屏P的偏移量為69y2=vyt2=2 10 5 10 m =