【題目】如圖所示,虛線PQ、MN間存在水平勻強電場,一帶電粒子質量為m=2.0×10﹣11kg、電荷量為q=+1.0×10﹣5C,從a點由靜止開始經(jīng)電壓為U=100V的電場加速后,垂直于勻強電場進入勻強電場中,從虛線MN的某點b(圖中未畫出)離開勻強電場時速度與電場方向成30°角.已知PQ、MN間距為20cm,帶電粒子的重力忽略不計.求:

(1)帶電粒子剛進入勻強電場時的速率v1
(2)勻強電場的場強大小
(3)ab兩點間的電勢差.

【答案】
(1)解:粒子在加速電場中運動的過程,由動能定理得:qU=

代入數(shù)據(jù)解得:v1= = m/s=104m/s

答:帶電粒子剛進入勻強電場時的速率v1為104m/s.


(2)解:粒子進入勻強電場中做類平拋運動,沿初速度方向做勻速運動,則有:d=v1t,

粒子沿電場方向做勻加速運動,則有:vy=at

由題意得:tan30°=

由牛頓第二定律得:qE=ma,

聯(lián)立以上相關各式并代入數(shù)據(jù)得:

E= ×103N/C=1.732×103N/C

答:勻強電場的場強大小為1.732×103N/C.


(3)解:對整個過程,由動能定理得:

qUab= = +

聯(lián)立以上相關各式并代入數(shù)據(jù)得:

Uab=400V

答:b兩點間的電勢差為400V.


【解析】(1)帶電粒子在加速電場中,電場力做正功為qU,運用動能定理求解速率v1.(2)粒子進入勻強電場中做類平拋運動,豎直方向上做勻速直線運動,水平方向做勻加速直線運動,將粒子在b的速度進行分解,運用運動學公式和牛頓第二定律求解場強的大。3)對于粒子在勻強電場的過程,運用動能定理列式求解ab兩點間的電勢差.
【考點精析】通過靈活運用動能定理的綜合應用和帶電微粒(計重力)在電場中的運動,掌握應用動能定理只考慮初、末狀態(tài),沒有守恒條件的限制,也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷;帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于帶電粒子在勻強電場中所受電場力與重力都是恒力,因此可以用兩種方法處理:①正交分解法;②等效“重力”法即可以解答此題.

練習冊系列答案
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(1)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ:
(2)物塊從A點運動到C點的時間t.

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A.ab過程中不斷增加
B.bc過程中保持不變
C.cd過程中不斷增加
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【題目】某學習小組要探究導電溶液的電阻在體積相同時,電阻值與長度的關系.選取一根乳膠管,里面灌滿了稀鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的圓柱形鹽水柱.進行了如下實驗:

①用多用電表粗測鹽水的電阻:該小組首先選用“×100”歐姆擋,其阻值如圖(甲)中指針a所示,為了減小多用電表的讀數(shù)誤差,多用電表的選擇開關應換用(選填“×10”或“×1000”)歐姆擋;
改換選擇開關后,若測得阻值如圖(甲)中指針b所示,則Rx的阻值大約是Ω;
②現(xiàn)采用伏安法測鹽水柱Rx的電阻,有如下實驗器材:
A.鋰電池(電動勢標E稱值為3.7V)
B.電壓表V(量程4V,RV約為4.0kΩ)
C.電流表A1(量程100mA,RA1約為5Ω)
D.電流表A2(量程2mA,RA2約為50Ω)
E.滑動變阻器R1(0~40Ω,額定電流為1A)
F.開關S一只,導線若干
為了測定鹽水柱Rx的阻值,該小組同學實驗時電流表應該選擇(填A1或A2).
③為探究導電溶液的電阻在體積V相同時,電阻值R與長度L的關系.該小組同學通過握住乳膠管兩端把它均勻拉長改變長度,多次實驗測得稀鹽水柱長度L和電阻R的數(shù)據(jù).為了定量研究電阻R與長度L的關系,該小組用縱坐標表示電阻R,作出了如圖(乙)所示的圖線,你認為橫坐標表示的物理量是 . (選填L、 、L2

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(1)從圖中可讀出金屬絲的直徑為 mm.
(2)在用伏安法測定金屬絲的電阻時(金屬絲的電阻約為5Ω),除被測金屬絲外,還有如下實驗器材供選擇:
A.直流電源:電動勢約12V,內阻很。
B.電流表A1:量程0~0.6A,內阻約為0.5Ω;
C.電流表A2:量程0~3.0A,內阻約為0.1Ω;
D.電壓表V:量程0~3V,內阻約為10kΩ;
E.滑動變阻器R:最大阻值5Ω;
F.開關、導線若干
為了提高實驗的測量精度,在可供選擇的器材中,應該選用的電流表是(填A1 , 或A2).
(3)根據(jù)所選的器材,在圖2虛線框中畫出完整的實驗電路圖(要求電阻絲上的電壓從零開始變化).

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A.h1=h2=h3
B.h1>h2>h3
C.h1=h2>h3
D.h1=h3>h2

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B.電流表 的讀數(shù)增大,電流表 的讀數(shù)減小
C.電壓表 的讀數(shù)增大,電流表 的讀數(shù)增大
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