物理高考新素養(yǎng)總復(fù)習(xí)新高考（魯京津瓊）講義第七章靜電場(chǎng)從教材走向高考Word版含答案

高考熱點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問題【教材原題】[人教版選修3－1·P39·T3]電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)【拓展提升2】在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)先后讓一束電子和一束氫核通過同一對(duì)平行板形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度方向與板面平行，在下列兩種情況下，分別求出離開電場(chǎng)時(shí)電子速度偏角的正切值與氫核速度偏角的正切值之比。(1)電子與氫核的初速度相同；(2)電子與氫核的初動(dòng)能相同。如圖2所示，帶有等量異種電荷的平行金屬板M、N豎直放置，M、N兩板間的距離d＝0.5m?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝＋4×10－5C的帶電小球從兩極板上方的A點(diǎn)以v0＝4m/s的初速度水平拋出，A點(diǎn)距離兩板上端的高度h＝0.2m，之后小球恰好從靠近M板上端B處進(jìn)入兩板間，沿直線運(yùn)動(dòng)碰到N板上的C點(diǎn)，該直線與曲線的末端相切。設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)只存在于M、N之間，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2。求：圖2(1)小球到達(dá)M極板上邊緣B位置時(shí)速度的大小和方向；(2)M、N兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?！就卣固嵘?】復(fù)合場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)【拓展提升3】復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖1所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5kg，電荷量q＝＋1×10－8C，g＝10m/s2。求：圖1(1)微粒入射速度v0為多少？(2)微粒恰好從上極板的右邊緣射出電場(chǎng)，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓值是多少？(2017·全國(guó)卷Ⅱ，25)如圖3所示，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m，電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出。小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開。已知N離開電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能的1.5倍。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求：圖3(1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比；(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度；(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。參考答案【教材原題】解析設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度為v0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間距離為d，極板長(zhǎng)為l，則粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度a＝eq\f(qU,dm)，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝eq\f(l,v0)，粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿靜電力方向的速度vy＝at＝eq\f(qUl,dmv0)，粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度方向的偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,dmveq\o\al(2,0))。(1)若電子與氫核的初速度相同，則eq\f(tanθe,tanθH)＝eq\f(mH,me)。(2)若電子與氫核的初動(dòng)能相同，則eq\f(tanθe,tanθH)＝1。答案見解析【拓展提升1】解析(1)開關(guān)S閉合前，由eq\f(L,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2可解得v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d))＝10m/s。(2)電容器的上極板應(yīng)接電源的負(fù)極。設(shè)所加的電壓為U時(shí)，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，則eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))eq\s\up12(2)，又a2＝eq\f(q\f(U2,d)－mg,m)，解得U2＝200V答案(1)10m/s(2)與負(fù)極相連，200V【拓展提升2】解析(1)小球平拋運(yùn)動(dòng)過程水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，vx＝v0＝4m/s，豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，vy＝gt1＝2m/s，解得vB＝eq\r(veq\o\al(2,x)＋veq\o\al(2,y))＝2eq\r(5)m/s，方向滿足tanθ＝eq\f(vy,vx)＝eq\f(1,2)(θ為速度方向與水平方向的夾角)。(2)小球進(jìn)入電場(chǎng)后，沿直線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，所以重力與電場(chǎng)力的合力沿該直線方向，tanθ＝eq\f(mg,qE)＝eq\f(1,2)，解得E＝eq\f(2mg,q)＝5×103N/C，方向水平向右。答案見解析【拓展提升3】解析(1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍然為v0。M、N在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1和s2。由題給條件和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v0－at＝0①s1＝v0t＋eq\f(1,2)at2②s2＝v0t－eq\f(1,2)at2③聯(lián)立①②③式得eq\f(s1,s2)＝3④(2)設(shè)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式veq\o\al(2,y)＝2gh⑤H＝vyt＋eq\f(1,2)gt2⑥M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系知eq\f(v0,vy)＝eq\f(s1,H)⑦聯(lián)立①②⑤⑥⑦式可得h＝eq\f(1,3)H⑧(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則eq\f(v0,vy)＝eq\f(qE,mg)⑨設(shè)M、N離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1、Ek2，由動(dòng)能定理得Ek1＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))＋mgH＋qEs1⑩Ek2＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))＋mgH－qEs2eq\o(○,\s\up1(11))由已知條件Ek1＝1.5Ek2eq\o(○,\s\up1(12))