带电粒子在电场中的运动针对训练.doc

带电粒子在电场中的运动针对训练 一、例题分析 例1、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板间，距下板0.8 cm，两板间的电势差为300 V.如果两板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间? 例2、绝缘的半径为R的光滑圆环，放在竖直平面内，环上套有一个质量为m，带电量为+q的小环，它们处在水平向右的匀强电场中，电场强度为E（如图所示），小环从最高点A由静止开始滑动，当小环通过（1）与大环圆心等高的B点与（2）最低点C时，大环对它的弹力多大？方向如何？  例3、如图4所示，质量为、带电量为的小球从距地面高处以一定的初速度水平抛出，在距抛出水平距离为L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管的上口距地面，为使小球能无碰撞地通过管子可在管口上方整个区域里加一场强方向向左的匀强电场。求：（1）小球的初速度；（2）电场强度E的大小；（3）小球落地时的动能。 例题解析： 例、解析：取带电小球为研究对象，设它带电量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用. 当U1＝300 V时，小球平衡： 当Ｕ2＝60 V时，带电小球向下板做匀加速直线运动： 又 由得： s=4.5×10－2 s 1）小环由A到B的过程中，重力做正功（），电场力也做正功（），弹力不做功；根据动能定理（设通过B点时速度大小为） ① 小环通过B点的运动方程为：② 解方程①和②，可知小环通过B点时，大环对它的弹力指向环心O，大小为 （2）小环由A到C的过程中，电场力与弹力都不做功，只有重力做功，设通过C点时小环的速度大小为，根据动能定理： ③ 小环通过C点时的运动方程为 ④ 解方程③和④得： 例3、（1）从抛出点到管口小球的运动时间为，则。 水平方向做匀减速运动，则有。 （2）在水平方向上应用牛顿第二定律有。由运动学公式知。由上二式。 （3）在全过程应用动能定理得 小球落地时的动能。 二、针对练习 1、质量为m、带电量为+q的小球，用一绝缘细线悬挂于O点，开始时它在A、B之间来回摆动，OA、OB与竖直方向OC的夹角均为如图1所示。求（1）如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为的匀强电场，则此时线中拉力（2）如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的，则当小球运动到B点时线中的拉力为？ 2、一个质量为m、带有电荷-q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙、轨道处于匀强电场中，其场强大小为E,方向沿OX轴正方向,如图所示。小物体以初速度v0从x0点沿OX轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f＜qE；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s。 3、如图3-2-11所示，在竖直平面内，有一半径为R的绝缘的光滑圆环，圆环处于场强大小为E，方向水平向右的匀强电场中，圆环上的A、C两点处于同一水平面上，B、D分别为圆环的最高点和最低点．M为圆环上的一点，∠MOA=45°．环上穿着一个质量为m，带电量为+q的小球，它正在圆环上做圆周运动，已知电场力大小qE等于重力的大小mg，且小球经过M点时球与环之间的相互作用力为零．试确定小球经过A、B、C、D点时的动能各是多少？ 4、如图3（a）所示，真空室中电极K发出的电子（初速为零）。经U=1000V的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B两板间的中心线射入，A、B板长L=0.20m，相距d=0.020m，加在A、B两板间的电压U随时间t变化u—t图线如图3（b）。设A、B两板间的电场可以看做是均匀的，且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒的左侧边缘与极板右端距离，筒绕其竖直轴匀速转动，周期，筒的周长，筒能接收到通过A、B板的全部电子。 针对练习答案： 1、解：（1）小球摆到B点时，速度为零，突然加上电场，小球受到电场力： 方向向上，小球受到的合力为零，小球将在B处静止而达到平衡状态。。 （2）小球摆 到平衡位置C时，由机械能守恒定律： 得 ， 这时突然加上电场，电场力仍与重力平衡，小球将做匀速圆周运动，绳的拉力提供做圆周运动的向心力。 2、解：由于f＜qE，所以物体最后停在O点，物体停止运动前所通过的总路程为s，根据动能定理有 所以 3、解根据牛顿第二定律