课时跟踪检测(二十三)带电粒子在电场中运动的综合问题

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1、课时跟踪检测(二十三〉带电粒子在电场中运动的综合问题对点训练：示波管的工作原理1.图1(a)为示波管的原理图。如果在电极YYf之间所加的电压按图(b)所示的规律变化,在电极XV之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是选项中的()图ABCD解析:选B在0〜2"时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当5,为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为B。对点训练：带电粒子在交变电场中的运动1.制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为〃的两平行极板，如图2甲所示

2、。加在极板力、〃间的电压如^做周期性变化，其正向电压为U),反向电压为一kU.(k>1),电压变化的周期为加，如图乙所示。在(=0时，极板B附近的一个电子，质量为加、电荷量为◎受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板力，且不考虑重力作用。若片%电子在0〜21■时间内不能到达极板求〃应满足的条件。极板AUoUah-ii—ii-iiiiiiiin■时d6电了Uh刎3”"tiiii—极板B~*-kUoi»ii甲乙图2解析：电子在0〜丁时间内做匀加速运动加速度的大小“1=号芳位移X在T〜2丁时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动加速度的大小。2=keU.ntd初速度

3、的大小V=aT匀减速运动阶段的位移*2=益由题知〃＞X]+X2,解得〃＞答案：d＞1.两块水平平行放置的导体板如图3甲所示，大量电子（质量为〃八电荷量为纟）由静止开始，经电压为S的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为36）；当在两板间加如图乙所示的周期为2仆最大值恒为S的周期性电压时，恰好能使所有电子均从两板间通过（不计电子重力）。问:甲Uo3toiO乙⑴这些电子通过两板之间后，侧向位移（垂直于入射速度方向上的位移）的最大值和最小值分别是多少；（2）侧向位移分别为最大值和最小值的情况下，电子在刚穿出两板

4、之间时的动能之比为多少。解析：以电场力的方向为丁轴正方向，画出电子在r=0时和t=t{}时进入电场后沿电场力方向的速度勺随时间t变化的Vy-t图像分别如图3和图I）所示，设两平行板之间的距离为d.（1）图中，J遵如%=鬻2知由图a可得电子的最大侧向位移为心和由图b可得电子的最小侧向位移为_1丄_3dXymin=尹1工0十5山=尹l/o=2md=4电子经电压S加速，由动能定理知，^ntv^=eUo答案：见解析对点训练：带电粒子的力电综合问题1.（多选）（2016•绵阳二诊）如图4所示,粗糙且绝缘的斜面体在水平地面上始终静止。在斜面体力〃边上靠近〃点固定一点电荷，从力点无初速释放带

5、负电且电荷量保持不变的小物块（视为质点），运动到P点时速度恰为零。则小物块从力到P运动的过程（）A.水平地面对斜面体没有静摩擦作用力B.小物块的电势能一直增大C.小物块所受到的合外力一直减小D.小物块损失的机械能大于增加的电势能解析：选BD对整体受力分析可知，带电物块在沿斜面运动过程中，受到库仑力、重力、垂直斜面的支持力、沿斜面向上的摩擦力，先做加速运动，后做减速运动，水平方向加速度大小先减小后增大，所以要受到地面的摩擦力，摩擦力大小先减小后反向增大，故A错误；由运动可知，〃点电荷带负电，/也带负电荷，故力在下滑的过程中，库仑力做负功，故物块的电势能增大，故B正确；物块/先加速

6、后减速，加速度大小先减小后增大，故受到的合力先减小后增大，故C错误；由能量守恒可知带电物块损失的机械能大于它增加的电势能，是因为克服摩擦力做了功，故D正确。5・如图5所示，在竖直平面内，为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,MB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径/?=0.50m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小£=1.0X104N/C,现有质量m=0.20kg,电荷量g=&0x104C的带电体(可视为质点)，从&点由静止开始运动，已知sAB=1.0带电体与轨道&3、CD间的动摩擦因数均为0.5。假定带电体

7、与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。求：9取lOm/s?)W^7^7777777777777^"图5(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度；(2)带电体最终停在何处。解析:(1)设带电体到达C点时的速度为e,从/到C由动能定理得:qE(sAR+R)—/nngsAR—nigR=~jinv1解得e=10m/So(2)设带电体沿竖直轨道仞上升的最大高度为〃；从(7到Q由动能定理得：一〃一“彳£7?=0—解得m在最高点，带电体受到的最大静摩擦力片唤=“也=4N,重力G=mg=2N因为G