高中物理课时达标训练(选修3-1)：第一章静电场 第13课时 电场中力学综合问题分析 含解析.pdf

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1、应用1.电场中的平衡问题分析如图所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘细线系一带电小球，小球的质量为m，电荷量为q，为了保证当细线与竖直方向的夹角为60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的场强大小可能是（）mgtan60mgcos60mgsin60mgA.B.C.D.qqqq如图所示，有三根长皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别栓有质量皆为m=1.00×10-2kg的带电小球A和B，它们的电荷量分别为-q和+q，q=1.00×10-7C，A、B之间用第三根线连接起来，空间存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场，场强方

2、向沿水平方向向右，平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少（不计两带电小球间相互作用的静电力）?求解本题的关键是正确地进行受力分析，确定平衡位置，并用功的公式和从能量转化的角度进与原来位置相比，A球的重力势能减少了E=mgl(lsin60)，AB球的重力势能减少了E=mgl(lsin60cos45)，BA球的电势能增加了WqElcos60，AB球的电势能减少了WqEl(sin45sin30)，B两种势能总和减少了WWWEE，BAAB代入数据得W

3、6.8102J。应用2.带电粒子在匀强电场中的直线运动如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间，距下板0.8cm，两板间的电势差为300V。如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需要多长时间？本题涉及力的平衡，牛顿第二定律及匀变速直线运动规律等知识。分析求解时不仅要注重综合2Uh20.8102300t1s4.5102s(UU)g(30060)10由①②③得12。如图所示，AB是一对平行的金属板。在两极板间加上一周期为T的交变电压U。A板的电势TT0，B板的电势随时间的变化规律为：在0到的时间内，（正的常数）；在到T的AB

4、2B023T3T时间内；在T到的时间内；在到2T的时间内；……现有一电子从A板B02B02B0上小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（）A.若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动TB.若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上83TC.若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上8TD.若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上2本题设置多种运动情景，关键是分析出电子在不同情景中的运动情况，特别是注意借助v-t图象，使电子的运动过

5、程更直观，避免出错。答案：AB解析：B板电势的变化规律如图甲所示。A、B两板间的电场强度大小恒定，方向周期性变化，电子所受的e电场力也是大小恒定，方向周期性变化，即FeE0（d为两极板间距）。0d3T3T5T当电子在t=时刻进入时，在到的时间内电子先向着B板做匀加速运动，后做匀减速运动，速888度减为零后，接着向A板做匀加速运动，其v-t图象如图丁所示。至某时刻t′（对应于图中t周上、下两块面积相等）它回到A板小孔，并冲出小孔脱离电场，C不正确。TT当电子在t=时刻进入时，它在到T的时间内，受指向A板的电场力作用被挡在A板小孔处。在T以后22的时间内，它的运动情况与在t=0时刻进入

6、电场时一样，只会一直向着B板，交替着做加速、减速运动，不会时而向B板运动，时而向A运动，D不正确。应用3.带电粒子在匀强电场中的曲线运动如图所示，热阴极A受热后向右侧空间发射电子，电子质量为m，电量为e，电子的初速度有从0到v的各种可能值，且各个方向都有。与A极相距L的地方有荧光屏B，电子击中荧光屏时便会发光。若在A和B之间的空间加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场，电场强度为E，求B上受电子轰击后的发光面积。（1）沿极板竖直向上且速率为v的电子，收到向右电场力作用做类平抛运动，打到荧光屏上的P点。竖直方向：y=vt1Ee水平方向：L·t22m2mL解得yv。Ee（2）沿极板竖直向下

7、且速率为v的电子，受电场力作用打到荧光屏上的Q点，同理可得2mLyvEe2mLv2故在荧光屏B上的发光面积为Sy2。Ee一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示。今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移x之间的关系如图乙所示。根据图乙给出的信息，（重力加速度为g）求：（1）匀强电场场强的大小；（2）小球从进入匀强电场到下降h高度的过