(配套课件)高效作业21 带电粒子在电场中运动的综合问题-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习物理一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

高效作业21　带电粒子在电场中运动的综合问题 1 2 3 4 5 6 微考点一　带电粒子在交变电场中的运动 1．如图甲所示，两极板间加上图乙所示的交变电压。开始时两板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动。设电子在运动中不与极板发生碰撞，向A板运动时的速度方向为正方向，则下列图像中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化) A新教材　夯基固本 √ 1 2 3 4 5 6 微考点二　带电粒子的力电综合问题 2．2023·宁海中学模拟 (多选)如图所示，表面光滑的斜面固定在水平地面上，顶端安装有定滑轮，小物块A、B通过绕过定滑轮的绝缘轻绳连接，轻绳平行于斜面，空间有平行于斜面向下的匀强电场。开始时，带正电荷的小物块A在斜面底端，在外力作用下静止，B离地面一定高度，撤去外力，B竖直向下运动。B不带电，不计滑轮摩擦。则从A和B开始运动到B着地的过程中 A．A的电势能增加 √ B．A和B系统的机械能守恒 C．A和B系统减少的重力势能等于A增加的电势能 D．轻绳拉力对A做的功大于A的电势能增加量和动能增加量之和 【解析】 物块A带正电荷，所以B竖直向下运动的过程中，A沿斜面向上运动，静电力做负功，电势能增大，A正确；因为静电力对A做负功，电势能增加，而总能量守恒，所以A、B系统机械能减少，B错误；根据能量守恒定律可知，整个过程系统的重力势能减少量一部分转化成了系统的动能，另一部分转化成A增加的电势能，C错误；对A物块根据功能关 √ 系，可知轻绳拉力对A做的功等于A的电势能增加量和动能增加量以及重力势能的增加量之和，D正确。 1 2 3 4 5 6 3．(多选)如图所示，直线加速器由沿轴线分布的金属圆筒(又称漂移管)A、B、C、D、E组成，相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度v0从O点沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子带电荷量为e、质量为m，不计质子经过狭缝的时间。则 A．M、N所接电源的极性应周期性变化 B．金属圆筒的长度应与质子进入圆筒时的 速度成正比 √ √ 1 2 3 4 5 6 4．如图甲所示，真空室中电极K发出的电子(初速度忽略不计)经过电势差为U1的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，最后打在荧光屏上。C、D两板间的电势差UCD随时间变化的图像如图乙所示，C、D间的电场可看作匀强电场，且两板外无电场。已知电子的质量为m、电荷量为e(重力不计)，C、D极板长为l，板间距离为d，偏转电压为U2，荧光屏与C、D右端的距离为 ，所有电子都能 通过偏转电极。 (1)求电子刚离开加速电场的速度大小。 (2)求电子通过偏转电场的时间t0。 (3)若UCD的周期T＝2t0，求到达荧光屏上O点的电子的动能。 (3)到达O点的电子运动轨迹如图所示， 1 2 3 4 5 6 5．某装置用电场控制带电粒子运动，工作原理如图所示，矩形ABCD区域内存在多层紧邻的匀强电场，每层的高度均为d，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化，AB边长为12d，BC边长为8d。质量为m、带电荷量为＋q的粒子流从装置左端中点O射入电场，粒子初动能为Ek，入射角为θ，在纸面内运动，不计重力及粒子间的相互作用力。 (1)当θ＝θ0时，若粒子能从CD边射出，求该粒子通过电场的时间t。 (2)当Ek＝4qEd时，若粒子从CD边射出电场时与轴线OO′的距离小于d，求入射角θ的范围。 B新选考　素养培优 【解析】 (1)电场方向在竖直方向，粒子所受静电力方向在竖直方向上，粒子在水平方向上做匀速直线运动，速度分解如图所示， 粒子在水平方向的分速度 vx＝v cos θ0 1 2 3 4 5 6 6．如图所示，一均匀带正电的无限长细直棒水平放置，带电细直棒在其周围产生方向与直棒垂直向外辐射状的电场，电场强度大小与到直棒的距离成反比。在直棒上方，一长为a的绝缘细线连接了两个质量均为m的小球A、B，球A、B所带电荷量分别为＋q和＋4q，球A到直棒的距离为a，两球恰好处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用，重力加速度为g。 (1)求细线的张力。 (2)剪断细线，若球A下落的最大速度为vm，求从球A下落到速度达到最 大过程中，静电力对球A做的功。 感谢聆听，再见！ 【解析】 电子在交变电场中所受静电力大小恒定，加速度大小不变，故C、D两项错误；从0时刻开始，电子向A板做匀加速直线运动，T后静电力反向，电子向A板做匀减速直线运动，直到t＝T时刻速度变为0，之后重复上述运动，A项正确，B项错误。 C．质子从圆筒E射出时的速度大小为 D．圆筒E的长度为T 【解析】 因由直线加速器加速质子，其运动方向不变，由题图可知，金属圆筒