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在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有电荷量为Q的点电荷在...

在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有电荷量为Q的点电荷在O点产生的电场E1,第二象限内有水平向右的匀强电场E2(大小未知),第四象限内有方向水平、大小按图乙变化的电场E3,E3以水平向右为正方向,变化周期。一质量为m,电荷量为+q的离子从(-x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力。求:

(1)离子刚进入第四象限时的速度;

(2)E2的大小;

(3)当t=时,离子的速度;

(4)当t=nT时,离子的坐标。

 

(1) (2) (3) (4)(,) 【解析】(1)第一象限有在O点的电荷量为Q的点电荷产生的电场,离子以坐标原点O为圆心做半径为的圆周运动,库仑力提供向心力: 解得离子做圆周运动的速度即进入第四象限的速度 (2)离子在第二象限做匀加速直线运动,由动能定理得 联立解得第二象限内电场强度 (3)离子进入第四象限做类平抛运动,沿y轴负方向做匀速直线运动,沿x轴正方向做匀加速直线运动,轨迹如图所示。 在时运动到B点,在B点x轴正方向的分速度: 此时离子的速度 (4)根据乙图中场强的变化规律可判断,离子在第四象限中运动时,y方向上做匀速直线运动,x方向上第一个半个周期向右匀加速运动,第二个半周期向右匀减速运动,当时速度恰减为零,之后重复此运动过程。 每半个周期沿x正方向运动的距离 t=nT时,离子到坐标原点的距离 每半个周期沿y负方向运动的距离 t=nT时,离子到坐标原点的距离 故当t=nT时离子的坐标(,)  
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考点分析:
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如图1所示,水平放置的平行金属板A、B间距为d=20 cm,板长L=30 cm,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,小孔恰好位于A、B中间,距金属板右端x=15 cm处竖直放置一足够大的荧光屏。现在A、B板间加如图2所示的方波形周期电压,有大量质量m=1.0×10–7 kg、电荷量q=2.0×10–2 C的带正电粒子以平行于金属板的速度v0=1.0×104 m/s持续射向挡板。已知U0=1.0×102 V,粒子重力不计。求:

(1)粒子在电场中的运动时间;

(2)t=0时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移;

(3)撤去挡板后荧光屏上的光带宽度。

 

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(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy;

(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知

(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。

 

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(2015·安徽卷)在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m,带电荷量为+q的粒子,BC是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l0为常数。粒子所受重力忽略不计。求:

(1)粒子从AC过程中电场力对它做的功;

(2)粒子从AC过程所经历的时间;

(3)粒子经过C点时的速率。

 

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(2015·新课标全国卷)如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。

 

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(2017·重庆二外高二周清)如图所示,微粒A位于一定高度处,其质量m= kg,带电荷量q=+ C,质量未知的塑料长方体空心盒子B位于水平地面上,与地面间的动摩擦因数μ=0.1。B上表面的下方存在着竖直向上的匀强电场,场强大小 N/C,B上表面的上方存在着竖直向下的匀强电场,场强大小为0.5E,B上表面开有一系列略大于A的小孔,孔间距满足一定的关系,使得A进出B的过程中始终不与B接触,当A以的速度从孔1竖直向下进入B的瞬间,B恰以的速度向右滑行,设B足够长,足够高且上表面的厚度不计,取,A恰能顺次从各个小孔进出B,试求:

(1)从A第一次进入B至B停止运动的过程中,B通过的总路程s;

(2)B上至少要开多少个小孔,才能保证A始终不与B接触;

(3)从右到左,B上表面各相邻小孔之间的距离分别为多大?

 

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