第7章 第3节 电容器 带电粒子在电场中的运动-【高考零起点】2026年新高考物理总复习教用课件(艺考)
2026-03-31
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | 带电粒子在电场中的运动 |
| 使用场景 | 高考复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 2.56 MB |
| 发布时间 | 2026-03-31 |
| 更新时间 | 2026-03-31 |
| 作者 | 长沙零起点文化传播有限公司 |
| 品牌系列 | 高考零起点·新高考总复习 |
| 审核时间 | 2026-03-31 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57088584.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中物理高考复习课件聚焦“电容器 带电粒子在电场中的运动”专题,依据高考评价体系梳理了电容定义与决定式、平行板电容器动态分析、带电粒子加速与偏转三大核心考点,通过典例精析归纳出电容器动态变化(接电源/断电)、类平抛运动模型等常考题型,体现备考针对性。
课件亮点在于“高考真题+题型建模+素养提升”策略,如结合2024甘肃卷电容器充放电、2022湖北卷密立根油滴实验真题,深入剖析动态分析“两状态三公式”法和偏转位移推导技巧,培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。教师可依托此课件精准突破高频考点,学生通过真题训练掌握解题规律,提升应试得分率。
内容正文:
第七章 静电场
第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
生物
1
目 录
ONTENTS
C
[典例精析]
[知识梳理]
[巩固练习]
生物
2
知 识 梳 理
生物
3
1.电容器
(1)两个彼此绝缘而又互相靠近的导体就组成一个电容器。电容器是用来容纳电荷的用电器。
(2)电容器的带电荷量是指其中一个极板所带电荷量的绝对值(两个极板带电荷量的绝对值相同)。
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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2.电容
(1)电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量,它等于电容器的带电荷量(Q)与两极间电势差(U)的比值,即C=,单位是法拉(F)。常见的单位有微法(μF),皮法(pF),它们与法拉之间的关系如下:
1μF=10-6F,1pF=10-12F
(2)电容的大小由电容器本身性质决定,与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的多少无关。
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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3.设平行板电容器的正对面积为S,电容为C,带电荷量为Q,两极板间距离为d,板间介质的介电常数为εr,极板间的电压为U,则
(1)C=,其中k为静电力常量;
(2)由C=、C=和E=可推导出E=。即E=和E=都可用来表示平行板电容器间的场强。
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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(3)当平行板电容器接上直流电源时,它的电压不变,当它断掉电源时,极板上的电荷量不变。
4.带电粒子在电场中的运动
(1)带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,重力不计时,受到的电场力与运动方向在同一条直线上,粒子做匀加(匀减)速直线运动。
(2)带电粒子沿与电场线垂直的方向进入匀强电场,做类平抛运动。
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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典 例 精 析
生物
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例1 平行板电容器的两极板MN接在一恒压电源上,N板接地。板间有a、b、c三点,如图,若将上板M向下移动少许至图中虚线位置,则 ( )
A.b点场强减小
B.b、c两点间电势差减小
C.c点电势升高
D.电容器所带电荷量增大
答案
D
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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电容器接在一恒压电源上,电压不变,d减小,根据E=知两板间电场强度增大,选项A错误;由于电容器两板间电场强度增大,由U=Ed知,b、c两点间的电势差增大,选项B错误;N板接地,电势为零,因E增大,三点距N板的距离不变,由U=Ed知,各点到N板间的电势差增大,所以各点的电势均降低,选项C错误;d减小,根据C=知电容增大,由Q=CU,电容器所带电荷量增大,选项D正确。故选D。
解析
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
例2 如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关闭合。在增大电容器两极板间距离的过程中 ( )
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变大
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
答案
C
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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图中电容器被充电,A极板带正电,B极板带负电。根据平行板电容器的大小决定因素C∝可知当增大电容器两极板间距离d时,电容C变小。由于电容器始终与电池相连,电容器两极板间电压UAB保持不变,根据电容的定义C=,当C减小时电容器两极板所带电荷量Q都要减少,电源正极的负电荷从b到a流向A中和掉A板上的部分正电荷,即电阻R中有从a流向b的电流。所以选项C正确。
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
例3 一束初速不计的电子流在经U=5 000 V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若板间距离d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?
答案
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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当电子从极板边缘飞出时,所加电压最大,即电子偏转位移为电子飞出加速电场的时有
Ue=m
电子进入电场后偏转,水平方向
l=v0t
竖直方向加速度a=
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
at2=
联立解得
U1=U=×5 000 V=400 V
两个极板上最多能加的电压为400 V。
400 V
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答案
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
巩 固 练 习
生物
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答案
1.水平放置的平行板电容器与一电池相连,在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态,现将电容器两板间的距离增大,则 ( )
A.电容变大,质点向上运动
B.电容变大,质点向下运动
C.电容变小,质点保持静止
D.电容变小,质点向下运动
D
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第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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因质点处于静止状态,则有qE=mg,且电场力向上;由C=可知,当d增大时,C减小,因电容器与电池相连,所以两端的电势差不变,因d增大,由E=可知,极板间的场强减小,故电场力小于重力;故质点将向下运动,选项D正确。
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2.(多选)一平行板电容器,两板之间的距离d和两板面积S都可以调节,电容器两板与电池相连接。以Q表示电容器的电荷量,E表示两极板间的电场强度,则 ( )
A.当d增大、S不变时,Q减小、E减小
B.当S增大、d不变时,Q增大、E增大
C.当d减小、S增大时,Q增大、E增大
D.当S减小、d减小时,Q不变、E不变
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电容器两板与电池两极始终保持相连接,表明U不变。
当d增大,S不变时,由C=可知C减小;由C=知Q减小,由E=知E减小,选项A正确;
当S增大,d不变时,由C=可知C增大,由C=知Q增大,由E=知E不变,选项B错误;
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当d减小,S增大时,由C=可知C增大,由C=知Q增大,由E=知E增大,选项C正确;
当S减小,d减小时,由C=可知C无法判断,Q无法判断,由E=知E增大,选项D错误。
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3.(2024甘肃卷)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是( )
C
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A.充电过程中,电容器两极板间电势差增加,充电电流增加
B.充电过程中,电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流
由M点流向N点
C.放电过程中,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小
D.放电过程中,电容器的上极板带负电荷,流过电阻R的电流
由N点流向M点
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充电过程中,随着电容器带电荷量的增加,电容器两极板间电势差增加,充电电流在减小,故A错误;根据电路图可知,充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点,故B错误;放电过程中,随着电容器带电荷量的减小,电容器两极板间电势差减小,放电电流在减小,故C正确;根据电路图可知,放电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点,故D错误。
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4.(多选)用控制变量法,可以研究影响平等板电容器的因素(如图),设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量不变,若 ( )
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,增大S,则θ变小
D.保持d不变,增大S,则θ不变
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保持S,不变,增大d,由电容器的决定式C=知,电容变小,带电荷量不变,由电容的定义式C=分析可知电容器板间电压增大,则θ变大,选项A正确,B错误;保持d不变,S增大,由电容器的决定式C=知,电容变大,带电荷量不变,由电容的定义式C=分析可知电容器板间电压减小,则θ变小,选项C正确,D错误。
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5.(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴,比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示,平行板电容器两极板M、N相距d,两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接,极板M带正电。现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k,则 ( )
A.油滴带负电
B.油滴带电荷量为
C.电容器的电容为
D.将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动
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由题,带电荷量为q的微粒静止不动,则微粒受到向上的电场力,平行板电容器板间场强方向竖直向下,则微粒带负电,选项A正确。由平衡条件得mg=,得油滴带电荷量q=,选项B错误。根据U=,结合qE=mg,且Q=kq,则得电容器的电容C=,选项C正确。极板N向下缓慢移动一小段距离,电容器两极板距离d增大,板间场强减小,微粒所受电场力减小,则微粒将向下做加速运动,选项D错误。
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6.(多选)如图,在竖直向上的匀强电场中,A球位于B球的正上方,质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出,它们最后落在水平面上同一点,其中只有一个小球带电,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A.如果A球带电,则A球一定带正电
B.如果A球带电,则A球的电势能一定增加
C.如果B球带电,则B球一定带正电
D.如果B球带电,则B球的电势能一定增加
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两个小球以相同初速度水平抛出,它们最后落在水平面上同一点,根据公式有x=v0t,可知两球下落时间相同,两小球下落高度不同,根据公式h=at2,可知A球的加速度大于B球加速度。故若A球带电,必定带负电,受到向下的电场力作用,电场力做正功,电势能减小。若B球带电,必定带正电,受到向上的电场力作用,电场力做负功,电势能增加。故选C、D。
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7.(2022湖北卷)密立根油滴实验装置如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场,油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时,电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U,则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为( )
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A. q,r B. 2q,r
C. 2q,2r D. 4q,2r
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初始状态下,液滴处于静止状态时,满足Eq=mg,即q=πr3·ρg
当电势差调整为2U时,若液滴的半径不变,则满足q'=πr3·ρg,可得q'=,AB错误;当电势差调整为2U时,若液滴的半径变为2r时,则满足q'=π(2r)3·ρg,可得q'=4q,C错误,D正确。故选D。
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8.如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况) ( )
A.增大偏转电压U
B.增大加速电压U0
C.增大偏转极板间距离
D.将发射电子改成发射负离子
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经加速电场后的速度为v,则eU0=mv2,所以电子进入偏转电场时速度的大小v=,电子进入偏转电场后的偏转的位移y=at2=,可见,要增大y,可行的方法有:增大偏转电压U,减小加速电压U0,或减小偏转电场极板间距离d,与粒子的电性和质量无关,选项A正确。
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9.(多选)如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( )
A.所受重力与电场力平衡
B.电势能逐渐增加
C.动能逐渐增加
D.做匀变速直线运动
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带电粒子在电场中受到电场力与重力,根据题意可知,粒子做直线运动,电场力必定垂直极板向上,电场力与重力的合力必定与速度方向反向,粒子做匀减速直线运动,选项A错误,D正确;电场力垂直于极板向上,电场力做负功,则电势能增加,选项B正确;因重力不做功,电场力做负功,则电势能增加,导致动能减小,选项C错误。
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10.(多选)如图所示,A板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在荧光屏P上,关于电子的运动,则下列说法中正确的是
( )
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A.滑动触头向右移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升
B.滑动触头向左移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升
C.电压U增大时,其他不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
D.电压U增大时,其他不变,则电子打在荧光屏上的速度大小不变
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电子在加速电场中做加速运动,根据动能定理得eU0=mv2,则得电子获得的速度v=,电子进入偏转电场后做类平抛运动,电子在沿极板方向做匀速直线运动,粒子在电场中运动时间t=,在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,加速度a=,电子在电场方向偏转的位移y=at2,联立以上各式得y=又因为偏转电场方向向下,所以电子在偏转电场里
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向上偏转。滑动触头向右移动时,加速电压U0变大,由上可知电子偏转位移变小,因为电子向上偏转,故在屏上的位置下降,相反,滑动触头向左移动时,电子打在荧光屏上的位置上升,选项A错误,B正确;电子在电场中运动的时间不变,离开电场后做匀速直线运动,由于水平速度不变,运动时间也不变,所以电子从发出到打在荧光屏上的时间不变,选项C正确;偏转电压U增大时,电子在偏转电场中受到的电场力增大,即电子偏转的加速度a增大,又因为电子加速获得的速度v不变,电子在电场中运动的时间不变,a增大,而电子打在屏上的速度v'=,故电子打在屏上的速度增大,故D错误。
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11.一个带负电荷q、质量为m的小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动。现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则 ( )
A.小球不能过B点
B.小球仍恰好能过B点
C.小球能过B点,且在B点与轨道之间压力不为0
D.以上说法都不对
答案
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没有电场时,最高点速度设为v,则mg=m,
又根据机械能守恒定律得mg(h-2R)=mv2
解得h=R
加上电场时,恰好过最高点的速度设为v'。
则得mg-qE=m
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解得v'=
根据动能定理有mg(h-2R)-qE(h-2R)=mv″2
解得v″=,说明小球仍恰好能过B点,s球与轨道间无作用力,选项B正确,A、C、D错误。
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12.(2021全国乙卷)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是 ( )
答案
A.
B.
C.
D.
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带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,加速度a=,由类平抛运动规律可知,带电粒子的在电场中运动时间t=,带电粒子的偏转角的正切值tan θ=,因为四个带电的粒子的初速相同,电场强度相同,所以偏转角只与比荷有关,前面三个带电粒子带正电,一个带电粒子带负电,所以一个粒子与另外三个粒子的偏转方向不同;(+q,m)粒子与(+3q,3m)粒
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子的比荷相同,所以偏转角相同,轨迹相同,且与(-q,m)粒子的比荷也相同,所以(+q,m)、(+3q,3m)、(-q,m)三个粒子偏转角相同,但(-q,m)粒子与前两个粒子的偏转方向相反;(+q,2m)粒子的比荷与(+q,m)、(+3q,3m)粒子的比荷小,所以(+q,2m)粒子比(+q,m)、(+3q,3m)粒子的偏转角小,但都带正电,偏转方向相同。故选A、D。
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13.磁流体发电机的原理如图所示,MN和PQ是两平行金属极板,匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场,极板间便产生电压。下列说法正确的是( )
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AC
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A.极板MN是发电机的正极
B.仅增大两极板间的距离,极板间的电压减小
C.仅增大等离子体的喷入速率,极板间的电压增大
D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度,极板间的电
压增大
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带正电的离子受到的洛伦兹力向上偏转,极板MN带正电为发电机正极,A正确;当极板间电压稳定时,此时令极板间距为d,则qvB=q,可得U=Bdv,因此增大间距U变大,增大速率U变大,U大小和粒子数密度无关,B、D错误,C正确。
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14.如图所示,两平行金属板相距d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回,OA=L,此电子具有的初动能为多少?
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两极板间的电场强度E=,电子从O到A的过程中,由动能定理-eEL=0-Ek0,解得Ek0=。
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15.如图所示,平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上,场强方向水平向右。一个带电质点质量m=0.10 g,电荷量q=-2.0×10- 4 C,从电容器中心线上某点由静止开始自由下落,下落了h1=0.80 m后进入匀强电场,又下落了h2=1.0 m后到达水平绝缘地板,落地点在两板中心O点左侧s=20 cm处。求电容器中匀强电场的场强E的大小。
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带电质点先做自由落体运动,后做偏转运动,设自由落体运动的时间t1,在竖直方向上h1=g,h1+h2=gt2,做偏转运动的时间为t2,所以有t2=t-t1=0.2 s。在水平方向有s=a,由牛顿第二定律,则有qE=ma,解得E==5 V/m。
5 V/m
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16.如图所示,一电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中,小物块恰好静止,重力加速度取g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
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(1)水平向右电场的电场强度;
对物体进行受力分析,建立如图所示坐标系:
根据平衡关系列方程,在x轴方向有Fcos 37°=mgsin 37°。在y轴方向有FN=mgcos 37°+Fsin 37°。联立解得F=mg。在电场中电场力F=qE,可得电场强度E=。
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(2)若将电场强度减小为原来的,物块的加速度是多大;
物体在沿斜面方向由牛顿第二定律有mgsin 37°-F'cos 37°=ma。若E'=,则F'=mg,则物体产生的加速度a=0.3g(方向沿沿斜面向下)。
0.3g
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答案
物体在沿斜面方向由牛顿第二定律有mgsin 37°-F'cos 37°=ma。若E'=,则F'=mg,则物体产生的加速度a=0.3g(方向沿沿斜面向下)。
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(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能。
电场强度变化后物块下滑距离L时,重力做正功,电场力做负功,由动能定理有mgLsin 37°-qE'Lcos 37°=Ek-0,可得动能Ek=0.3mgL。
0.3mgL
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